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薄膜式液化天然气运输船(LNG船)是目前海上运输LNG的主要船型,在未来几年中,该型船具有非常良好的市场前景。而国内目前还没有LNG船,因而对设计、建造、检验LNG船的技术研究还很少。本论文以国防科工委“十五”国家重点科技项目(攻关)计划子课题“薄膜式LNG运输船液货舱维护系统的传热研究”为依托,研究了液货舱维护系统的传热机理,得到了该系统的热交换规律,分析了液货舱及其周围船体结构的温度场以及该温度场对船体结构强度的影响,为我国自行设计薄膜式LNG船打下良好的基础。论文主要结果如下:
⑴在分析LNG船液货舱维护系统的传热机理的基础上,在国内首次开发了LNG船温度场计算的算法和程序,并计算获得了我国自行设计的LNG船的温度场。
⑵在LNG船的计算模型中,考虑了加强材和表面辐射对换热效率的影响,本论文的模型比国外现有计算模型更为完善,其计算结果比国外计算值更接近试验值。
⑶将反演分析方法应用在LNG船封闭舱室的对流换热系数的数值计算中,并开发了相应的程序。这将为对流系数试验提供指导。
⑷在计算获得的温度场的基础上,对LNG船的船体结构进行了热应力分析,得出了一些对设计具有指导意义的结论。结果表明,在远离横舱壁处纵向连续构件的热应力在25MPa以下,在横舱壁处纵向连续构件以及横向构件的热应力在结构总应力占主导地位。
⑸对国防科工委“十五”国家重点科技项目中的目标船“138000立方米LNG运输船”进行了温度场的分析,本文的计算结果与已有的计算资料相比,更为接近试验值。