LNG罐箱泄漏后燃烧仿真模拟.pdf

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1、第32卷第4期2015年8月内燃机与动力装置I．C．E&PowerplantV01．32No．4Aug．2015【模拟计算】LNG罐箱泄漏后燃烧仿真模拟章报凯，李品友(上海海事大学商船学院，上海201306)摘要：采用LNG罐式集装箱相对于大型LNG运输船来说具有很大的机动性。本文研究了LNG的罐箱的泄漏燃烧特性，利用Fluent软件模拟仿真了LNG罐箱在单个和堆积的条件下泄漏后发生燃烧的情况。关键词：LNG罐箱；泄漏；燃烧；Fluent软件；模拟仿真中图分类号：TKl21文献标志码：A文章编号：1673—6397(2015)04—0056—05SimulationofFiring

2、ofLNGContainersafterLeakageZHANGBao—kai，LIPin—you(MerchantMarineCollege，ShanghaiMaritimeUniversity，Shanghai201306，China)Abstract：ComparedwithlargeLNGcarriers，LNGcontainersareshownmuchflexible．ThispaperstudiedthecombustioncharacteristicsofLNGcontainersafterLNGleakageoccurredandsim—ulatedcombust

3、ionsituationsusingFluentSoftwarewhenonecontainerorcontainersareloaded．KeyWords：LNGContainer；Leakage；Burning；FluentSoftware；Simulation引言在实际情况当中，天然气发生燃烧的情况不少见，Fluent中有专门处理化学反应的模拟模块，可以模拟出各种复杂的燃烧化学反应，它可以用来模拟仿真在实际的天然气生产运输活动中，发生泄漏以及燃烧后的一些实际情况。燃烧过程按照反应介质的状态情况可以分类为：单相燃烧、多相燃烧；按照反应组分分布分为：预混、部分预混燃烧、扩散燃烧；

4、按照燃烧的剧烈程度可分为稳态、非稳态燃烧，按照化学反应和扩散时间分为：快速、有限反应。Fluent中有多种模拟化学反应的方法，其中应用范围最广泛的一种模拟方法为通用有限化学反应速率模型，这种方法需要求解化学反应中各个组分的质量分数的运输方程，其反应速率在通用有限化学反应速率模型中是以源项的形式呈现在组分运输方程之中。一般在进行计算式有以下几种模型选择：层流化学反应速率、漩涡破碎模型、EBU—Arre．henius模型，以及EDC模型(包含详细化学反应和湍流影响)。在本文内容中，我们只需针对通用组分运输与反应的模拟方法的介绍。1层流有限速率模型该模型计算化学源项使用的是Arrheni

5、us公式，该公式没有将湍流的脉动影响考虑在内。对于像层流燃烧、化学反应相对较慢的湍流燃烧等的化学动力控制的燃烧该，模型计算结果相对比较准确。参与Ⅳr个的化学反应的化学物质，它的化学反应净源项Arrhenius反应源的和计算公式为：N，Ri=M¨∑R小(1)式中：M“为第种物质的分子的量，R小是第种物质进行第r个化学反应的产生或者分解的速率。当发生的反应正好处在连续相反应的连续相之作者简介：章报凯(1988一)，男，江西上饶人，上海海事大学在读研究生，研究方向：船舶LNG储运。收稿日期：2015—03—202015年第4期章报凯，等：LNG罐箱泄漏后燃烧仿真模拟间、表面沉积壁面处、或

6、者发生在连续相物质变化中时，我们可以以下述形式呈现第r个反应：N七，N荟口’口丝专蚤秽”小鸠(2)其中：Ⅳ是反应中化学物质的数量，移’“是第i个化学反应中的反应物质i的化学计量数，"”h是第i个化学反应中的生成物的化学计量数，M。是第i种物质，后，．，是第r个反应的正向速率常数，k¨第r个反应的逆向速率常数。上式中在Fluent中被默认为是不可逆反应，但是上式既适用于不可逆反应，也适用于可逆反应。在不可逆的反应当中不存在k¨常数。式中的物质代表符号应该与实际参加反应的生成物和反应物一一对应，不存在不涉及反应的物质。反应中的第r个反应中的第i种物质的产生或者分解速率可以以下列公式表达

7、：R小=F(秽”。一秽’。)·，NrM、{缸，兀[q，，]订．r一．j}”兀[q，，]帕，}‘』=1。(3)其中：Ⅳ，是第r个反应的参与反应的化学物质的种类，C¨第r个反应中各个反应物质与生成物质J的摩尔浓度，叼’¨是第r个反应中各个反应物质与生成物质歹的正向反应速度指数，叼”¨是第r个反应中各个反应物质与生成物质_『的逆向反应速度，厂为第三体对反应速度的净影响，在默认状态下Fluent计算中并不把第三体对反应速率的影响考虑在内，但是我们可以在其中设置相应的第三体影响