高溫環(huán)境下LPG罐式集裝箱的熱響應(yīng)數(shù)值模擬.pdf

1、隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，危險貨物的應(yīng)用已經(jīng)滲入石油化工、國防科技、科學(xué)研究的方方面面，危險貨物運輸造成的人員傷亡與財產(chǎn)損失等事故也逐漸呈現(xiàn)高發(fā)勢態(tài)，其中液化氣體的泄露、罐體爆炸、火災(zāi)事故占主要的部分。本文以LPG罐式集裝箱為研究對象，對其處于高溫環(huán)境的熱響應(yīng)過程進行模擬研究，分析熱響應(yīng)過程的主要影響因素，為運輸企業(yè)預(yù)測、預(yù)防事故的發(fā)生、控制事故的惡化提供理論支撐。本文主要從以下幾方面進行研究:
　　第一，概述了國內(nèi)外罐式集裝箱

2、熱響應(yīng)研究的主要內(nèi)容以及所取得的研究成果。列舉了罐式集裝箱的分類、運輸安全要求，并對罐式集裝箱運輸安全的影響因素進行詳細(xì)的分析，然后把溫度、充裝量、壁厚作為主要的影響因素進行分析。
　　第二，建立了LPG罐式集裝箱處于高溫環(huán)境時的熱響應(yīng)物理模型與數(shù)學(xué)模型，依據(jù)質(zhì)量守恒、能量守衡方程，應(yīng)用RNGk-ε湍流模型對熱響應(yīng)過程的流體流動進行研究;應(yīng)用VOF模型處理熱響應(yīng)中的兩相流動;把罐式集裝箱外壁與高溫環(huán)境的熱對流與熱輻射、罐內(nèi)介質(zhì)的流

3、動、罐內(nèi)壁與介質(zhì)的對流作為邊界條件計算，建立了LPG罐式集裝箱熱響應(yīng)的三維幾何模型，對罐式集裝箱進行了熱響應(yīng)數(shù)值模擬。
　　第三，采用FLUENT軟件進行LPG罐式集裝箱的熱響應(yīng)數(shù)值模擬。在處理邊界條件的過程中改變初始高溫環(huán)境、充裝量和壁厚等條件，得到罐式集裝箱熱響應(yīng)的溫度場、壓力場、流場的熱響應(yīng)工況圖，并對模擬結(jié)果進行對比分析，得到不同高溫、充裝量、壁厚對最大壁溫、介質(zhì)最高溫度、罐內(nèi)最高壓力的影響規(guī)律，進而對LPG罐式集裝箱的安

4、全運輸提出建議。
　　熱響應(yīng)數(shù)值模擬結(jié)果表明，當(dāng)LPG罐式集裝箱處于高溫環(huán)境中時，罐內(nèi)介質(zhì)液相區(qū)和氣相區(qū)都有明顯的熱分層，而且氣相區(qū)溫度明顯高于液相區(qū)溫度，罐壁最高溫度出現(xiàn)在氣相區(qū)頂部。處于高溫環(huán)境中的LPG罐式集裝箱，罐式集裝箱的充裝率越高，罐體內(nèi)部壓力變化速度越快，與此相反罐內(nèi)介質(zhì)的溫度變化速度越慢;外界環(huán)境溫度越高，罐式集裝箱壓力、最大壁溫、內(nèi)部介質(zhì)溫度響應(yīng)速度越快，外界的高溫環(huán)境對壁溫的影響比較顯著;罐式集裝箱壁厚增加，罐