聚脲喷涂超大型LNG储罐抗爆数值模拟

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1、硕士学位论文聚脲喷涂超大型LNG储罐抗爆数值模拟NUMERICALSIMULATIONOFPOLYUREA-RETROFITTEDLARGELNGSTORAGETANKSUBJECTEDTOBLASTLOADING张笑与哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU378.7学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文聚脲喷涂超大型LNG储罐抗爆数值模拟硕士研究生：张笑与：导师：王：伟教授申请学位：工学硕士：学科：工程力学：所在单位：土木工程学院：答辩日期：2018：年6月授

2、予学位单位：哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex:TU378.7U.D.C:624ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATIONOFPOLYUREA-RETROFITTEDLARGELNGSTORAGETANKSUBJECTEDTOBLASTLOADINGCandidate：ZhangXiaoyuSupervisor：Prof.WangWeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineerin

3、gSpeciality：EngineeringMechanicsAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要LNG作为天然气产品的重要组成部分，是世界上发展最快的燃料之一，由于天然气特有的优势特征，在一些领域有着无可比拟的竞争力。长久以来，我国对煤炭的依赖度程度非常高，随着我国对气候

4、问题及能源结构的不断关注和优化，天然气需求量日益增长。目前，国内外对超大容量LNG储罐的抗爆性能方面的研究较少，相关规范文件还不够完善，有必要开展爆炸冲击波作用下LNG储罐的动力响应和防护措施相关领域的研究。因此本文利用有限元软件ANSYS和显式动力有限元程序LS-DYNA对聚脲喷涂20万立方米超大型LNG储罐抗爆能力进行数值模拟。本文采用流固耦合ALE算法分析接触爆炸和非接触爆炸作用聚脲喷涂LNG储罐结构上的动力响应和破坏形态，讨论不同情况下喷涂聚脲弹性体对超大型LNG储罐的防护效果和防护机理。本文

5、主要内容如下：1.根据相关图纸建立20万立方米超大型LNG储罐有限元模型，通过模态分析计算结构的自振周期和频率与相关规范和文献对比，验证LNG储罐建模方法的正确性；建立空气中立方体TNT炸药爆炸的有限元模型，通过数值模拟峰值超压结果与经验公式计算结果进行对比来保证爆炸分析的合理性。2.进行接触爆炸和非接触爆炸作用下聚脲喷涂20万立方米超大型LNG储罐的数值模拟，通过对比有无聚脲防护层LNG储罐的破坏形态，动力响应以及能量变化来讨论和评估喷涂聚脲弹性体对LNG储罐在爆炸冲击荷载作用下的防护效果。3.讨论

6、聚脲厚度，爆炸距离和炸药量各个因素对聚脲喷涂LNG储罐抗爆性能的影响。寻找不同厚度，爆炸距离和炸药量下聚脲喷涂LNG储罐动力响应和能量变化的规律。关键词：聚脲；LNG储罐；爆炸；流固耦合-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLNG,whichisanimportantpartofnaturalgasproducts,isoneofthefastest-growingfuelsintheworld.TheapplicationofLNGisactuallytheapplicationofn

7、aturalgas,whichhasunparalleledcompetitivenessinsomefieldswithitsuniqueadvantages.Ourcountryhasdependedheavilyoncoalforalongtime.Withthecontinuousattentionandoptimizationofclimateissuesandenergystructure,China’snaturalgasdemandhasbeenincreasing.Atpresent

8、,therearefewstudiesontheanti-knockingperformanceoflarge-capacityLNGstoragetanks,andtherelatedauthorityfilesarestillnotcompleted.Therefore,thefiniteelementsoftwareANSYSandtheexplicitdynamicfiniteelementprogramLS-DYNAareusedtonumer