大型LNG储罐翻滚两分层和三分层模型模拟

对LNG分层引起的翻滚现象进行研究,建立二维模型,利用CFD软件对16×10~4m~3储罐中LNG的翻滚过程进行模拟。上、中、下分层密度分别为425 kg/m~3、424 kg/m~3、423 kg/m~3时,分析三分层各层密度及分界面速度的变化,对比两分层与三分层分界面速度随时间变化。两分层高度分别为l m、2 m、3 m时,分析不同分层高度分界面速度随时间变化及临界密度差的变化。上、中、下分层密度分别为425 kg/m~3、424 kg/m~3、423 kg/m~3时,各层LNG密度经过剧烈变化,600 s后,混合基本结束,新的分层形成,储罐内液体重回稳定状态,相邻层液体的密度差缩小,上中层的密度差约0. 6 kg/m~3,中下层密度差约为0. 5 kg/m~3,总体呈现上轻下重的结构。在相同的储罐条件下,密度差相同的三分层上分界面速度、下分界面速度均大于两分层分界面速度,三分层翻滚程度比两分层剧烈,翻滚持续时间更长。对于两分层模型,分层高度分别为l m、2 m、3 m时,密度差及其他条件相同的情况下,分层高度越大,翻滚开始时间越晚,翻滚持续时间越长。对两分层模型,不同分层高度下,随着层间密度差的增大,翻滚持续时间先减小,然后在层间密度差达到临界密度差后,趋于不变。两分层高度分别为l m、2 m、3 m时,临界密度差分别为3 kg/m~3、4 kg/m~3、5 kg/m~3。临界密度差随分层高度增大而增大。