基于VOF和浸入边界法的黏性二相流模型对LNG液舱晃荡的数值模拟.docx

基于VOF和浸入边界法的黏性二相流模型对LNG液舱晃荡的数值模拟
1.概述
液态天然气（LNG）是一种广泛应用于能源行业的气态燃料，其储存和运输是行业中一个重要的环节。然而，LNG运输过程中会出现晃荡现象，从而影响其安全性和稳定性。因此，了解LNG液舱晃荡规律对保障LNG运输安全至关重要。本文基于VOF（VolumeofFluid，体积分数）和浸入边界法（ImmersedBoundaryMethod，IBM）的黏性二相流模型，进行了LNG液舱晃荡的数值模拟。
2.模型描述
VOF方法用于描述液体和气体两相的分离，并求解它们的速度和压力。IBM则用于描述周围物体对液体湍流流动的影响，并在计算流域中插入一个发生变形的物体。模型假设流场满足不可压缩的三维Navier-Stokes方程，并使用标准的κ-ε湍流模型来描述湍流效应。在模拟中，采用了实验数据对模型进行验证。
3.模拟结果分析
模拟结果显示，LNG液舱的晃荡可能会导致其内部液体形成涡旋，甚至出现偏振流。总体而言，在LNG液舱中，液体的运动速度愈小则涡旋的强度愈小。同时，根据模拟结果还可以发现，LNG液舱的受振动影响较大的区域主要分布在底部和两侧壁面处。
4.结论
本文采用VOF和IBM方法对LNG液舱晃荡进行了数值模拟能够较好地模拟LNG液舱内部液体的运动规律。模拟结果表明，LNG液舱的晃荡会导致其内部液体形成涡旋，进而影响液体的稳定性和安全性。因此，在设计LNG液舱时，需要考虑到晃荡力的作用，尽量降低其对液体运动产生的影响。同时，在LNG液舱的实际应用中，需要考虑到LNG液舱所处环境的不同因素对其晃荡的影响，并采取相应的措施加以应对。