液化天然气(LNG)储存容器中的分层与翻滚

针对储罐中液化天然气(LNG)在温度差和密度差下的分层行为,建立LNG分层的异重流模型,并利用Lorenz方程描述异重流下层的热对流状态.采用耦合映象格子模型求解Lorenz方程,并引入对流强度量判断系统分层涡旋的产生和发展.对系统的数值模拟研究,确定了系统处于独立循环、分层翻滚及对流循环状态时对应的瑞利数Ra临界值.证明了系统在密度差趋于相等时,分界面被打破,LNG大量蒸发出现分层翻滚现象;并得到了系统随主要控制参数Ra的发展过程及分层翻滚发生的时间、高峰蒸发量等.计算表明:对于给定的密度差和温度差,底层的LNG厚度越大,则出现翻滚现象的时间越迟;底层厚度越大,高峰蒸发速度也越大,较易引发储罐超压;对于给定温度差,底层LNG密度较大时,出现翻滚的时间会相对提前.