Υπολογιστική μελέτη της επίδρασης του κλυδασμού σε δεξαμενές μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου
Εξαιτίας της συνεχούς εξέλιξης της τεχνολογίας, η αγορά φυσικού αερίου είναι μια ταχέως αναπτυσσόμενη αγορά με πολλά οικονομικά αλλά και περιβαλλοντικά οφέλη. Για τη διευκόλυνση της μεταφοράς ή της αποθήκευσης, το φυσικό αέριο συχνά μετατρέπεται προσωρινά σε υγρή μορφή και ονομάζεται υγροποιημένο...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/13399 |
| id |
nemertes-10889-13399 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Κλυδασμός Δεξαμενές Sloshinh Tanks OpenFOAM |
| spellingShingle |
Κλυδασμός Δεξαμενές Sloshinh Tanks OpenFOAM Σταθακοπούλου, Αναστασία Υπολογιστική μελέτη της επίδρασης του κλυδασμού σε δεξαμενές μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου |
| description |
Εξαιτίας της συνεχούς εξέλιξης της τεχνολογίας, η αγορά φυσικού αερίου είναι μια
ταχέως αναπτυσσόμενη αγορά με πολλά οικονομικά αλλά και περιβαλλοντικά οφέλη. Για τη
διευκόλυνση της μεταφοράς ή της αποθήκευσης, το φυσικό αέριο συχνά μετατρέπεται προσωρινά
σε υγρή μορφή και ονομάζεται υγροποιημένο φυσικό αέριο (LNG), το οποίο μεταφέρεται μέσω
θαλάσσης από κατάλληλα δεξαμενόπλοια. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια μεταφοράς του υπάρχει
κίνδυνος εμφάνισης του φαινομένου του κλυδασμού (sloshing), το οποίο αναφέρεται στην κίνηση
του υγρού μέσα σε ένα άλλο αντικείμενο το οποίο τυπικά κινείται επίσης και μπορεί να οδηγήσει
σε σημαντικές ζημιές λόγω των υψηλών πιέσεων στις δομές των δεξαμενών που παράγονται από
τη βίαιη ροή του υγρού. Στη συγκεκριμένη εργασία, θα ασχοληθούμε με την επιλογή του
κατάλληλου τύπου δεξαμενής καθώς επίσης και την επιλογή των απαραίτητων ορίων πλήρωσης
του φορτίου με σκοπό τη διατήρηση της ακεραιότητας των δεξαμενών και τη μείωση του
φαινομένου του κλυδασμού.
Πολλές φορές η πραγματοποίηση πειραμάτων σε ένα πραγματικό σύστημα μπορεί να μην
είναι εφικτή ή να είναι ιδιαίτερα δαπανηρή και χρονοβόρα. Έτσι, όταν η επίλυση ενός
προβλήματος δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη βοήθεια κάποιου μαθηματικού προτύπου,
αλλά ούτε και με πειράματα στο πραγματικό σύστημα, τότε αναπαράγεται τεχνητά με κάποιο
πρότυπο που δημιουργείται με τη χρήση Η/Υ και γίνονται δοκιμές σε αυτό. Η διαδικασία αυτή
λέγεται προσομοίωση. Το υπολογιστικό εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε για τη διεξαγωγή των
προσομοιώσεων είναι το OpenFOAM (Open source Field Operation And Manipulation), το οποίο πρόκειται για ένα λογισμικό ανοιχτού κώδικα γραμμένο στη γλώσσα προγραμματισμού C++ και
ενδείκνυται για προβλήματα Ρευστοδυναμικής.
Συμπερασματικά, η εργασία που ακολουθεί πρόκειται για μια εισαγωγική μελέτη του
φαινομένου του κλυδασμού-sloshing. Επισημαίνεται ότι δεν πραγματοποιείται μελέτη του
φαινομένου σε βάθος αφού οι παράμετροι που χρειάζεται να ληφθούν υπόψιν είναι πάρα πολλές
ώστε να προκύψουν ακριβή αποτελέσματα για τη κατασκευή δεξαμενών μεταφοράς υγρού
φορτίου σε ρεαλιστικές συνθήκες πλοήγησης. Για το λόγο αυτό, η μελέτη επικεντρώνεται στους
κυματισμούς που δημιουργούνται εντός των δεξαμενών και στην πίεση που ασκείται στα
τοιχώματα, καθώς επίσης στις διαμορφώσεις που μπορούν να εισαχθούν στη δεξαμενή με σκοπό
την ομαλοποίηση της ροής και τη μείωση της πίεσης. Συγκεκριμένα δοκιμάζουμε ένα εμπόδια με
διαφορετικά ύψη, ένα εμπόδιο με οπές και δύο εμπόδια. Η διαταραχή που επιλέξαμε να
μελετήσουμε είναι η γωνιακή ταλάντωση της δεξαμενής. |
| author2 |
Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος |
| author_facet |
Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος Σταθακοπούλου, Αναστασία |
| format |
Thesis |
| author |
Σταθακοπούλου, Αναστασία |
| author_sort |
Σταθακοπούλου, Αναστασία |
| title |
Υπολογιστική μελέτη της επίδρασης του κλυδασμού σε δεξαμενές μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου |
| title_short |
Υπολογιστική μελέτη της επίδρασης του κλυδασμού σε δεξαμενές μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου |
| title_full |
Υπολογιστική μελέτη της επίδρασης του κλυδασμού σε δεξαμενές μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου |
| title_fullStr |
Υπολογιστική μελέτη της επίδρασης του κλυδασμού σε δεξαμενές μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου |
| title_full_unstemmed |
Υπολογιστική μελέτη της επίδρασης του κλυδασμού σε δεξαμενές μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου |
| title_sort |
υπολογιστική μελέτη της επίδρασης του κλυδασμού σε δεξαμενές μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/13399 |
| work_keys_str_mv |
AT stathakopoulouanastasia ypologistikēmeletētēsepidrasēstouklydasmousedexamenesmetaphorasygropoiēmenouphysikouaeriou AT stathakopoulouanastasia computationalstudyontheeffectsofsloshingloadsinalngcargotank |
| _version_ |
1771297177396576256 |
| spelling |
nemertes-10889-133992022-09-05T09:40:28Z Υπολογιστική μελέτη της επίδρασης του κλυδασμού σε δεξαμενές μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου Computational study on the effects of sloshing loads in a LNG cargo tank Σταθακοπούλου, Αναστασία Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος Μάργαρης, Διονύσιος Πανίδης, Θρασύβουλος Stathakopoulou, Anastasia Κλυδασμός Δεξαμενές Sloshinh Tanks OpenFOAM Εξαιτίας της συνεχούς εξέλιξης της τεχνολογίας, η αγορά φυσικού αερίου είναι μια ταχέως αναπτυσσόμενη αγορά με πολλά οικονομικά αλλά και περιβαλλοντικά οφέλη. Για τη διευκόλυνση της μεταφοράς ή της αποθήκευσης, το φυσικό αέριο συχνά μετατρέπεται προσωρινά σε υγρή μορφή και ονομάζεται υγροποιημένο φυσικό αέριο (LNG), το οποίο μεταφέρεται μέσω θαλάσσης από κατάλληλα δεξαμενόπλοια. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια μεταφοράς του υπάρχει κίνδυνος εμφάνισης του φαινομένου του κλυδασμού (sloshing), το οποίο αναφέρεται στην κίνηση του υγρού μέσα σε ένα άλλο αντικείμενο το οποίο τυπικά κινείται επίσης και μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές ζημιές λόγω των υψηλών πιέσεων στις δομές των δεξαμενών που παράγονται από τη βίαιη ροή του υγρού. Στη συγκεκριμένη εργασία, θα ασχοληθούμε με την επιλογή του κατάλληλου τύπου δεξαμενής καθώς επίσης και την επιλογή των απαραίτητων ορίων πλήρωσης του φορτίου με σκοπό τη διατήρηση της ακεραιότητας των δεξαμενών και τη μείωση του φαινομένου του κλυδασμού. Πολλές φορές η πραγματοποίηση πειραμάτων σε ένα πραγματικό σύστημα μπορεί να μην είναι εφικτή ή να είναι ιδιαίτερα δαπανηρή και χρονοβόρα. Έτσι, όταν η επίλυση ενός προβλήματος δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη βοήθεια κάποιου μαθηματικού προτύπου, αλλά ούτε και με πειράματα στο πραγματικό σύστημα, τότε αναπαράγεται τεχνητά με κάποιο πρότυπο που δημιουργείται με τη χρήση Η/Υ και γίνονται δοκιμές σε αυτό. Η διαδικασία αυτή λέγεται προσομοίωση. Το υπολογιστικό εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε για τη διεξαγωγή των προσομοιώσεων είναι το OpenFOAM (Open source Field Operation And Manipulation), το οποίο πρόκειται για ένα λογισμικό ανοιχτού κώδικα γραμμένο στη γλώσσα προγραμματισμού C++ και ενδείκνυται για προβλήματα Ρευστοδυναμικής. Συμπερασματικά, η εργασία που ακολουθεί πρόκειται για μια εισαγωγική μελέτη του φαινομένου του κλυδασμού-sloshing. Επισημαίνεται ότι δεν πραγματοποιείται μελέτη του φαινομένου σε βάθος αφού οι παράμετροι που χρειάζεται να ληφθούν υπόψιν είναι πάρα πολλές ώστε να προκύψουν ακριβή αποτελέσματα για τη κατασκευή δεξαμενών μεταφοράς υγρού φορτίου σε ρεαλιστικές συνθήκες πλοήγησης. Για το λόγο αυτό, η μελέτη επικεντρώνεται στους κυματισμούς που δημιουργούνται εντός των δεξαμενών και στην πίεση που ασκείται στα τοιχώματα, καθώς επίσης στις διαμορφώσεις που μπορούν να εισαχθούν στη δεξαμενή με σκοπό την ομαλοποίηση της ροής και τη μείωση της πίεσης. Συγκεκριμένα δοκιμάζουμε ένα εμπόδια με διαφορετικά ύψη, ένα εμπόδιο με οπές και δύο εμπόδια. Η διαταραχή που επιλέξαμε να μελετήσουμε είναι η γωνιακή ταλάντωση της δεξαμενής. Due to the rapid development of technology, the natural gas market is a fast-growing market with many economic and environmental benefits. To facilitate transportation or storage, natural gas is often temporarily converted to liquid form and this is called liquefied natural gas (LNG), which is transported by sea in tankers under suitable and specific circumstances. However, during transportation, there is the risk of sloshing, which refers to the movement of liquid in a tank, which is also typically moving and can lead to significant damages due to the high stresses on the struc- ture of tanks that produced by the violent flow of liquid. In this study, we will deal with the selec- tion of the appropriate type of tank as well as the selection of the required load filling limits in order to maintain the integrity of the tanks and reduce the sloshing effect. Many times experiments in a real system may not be feasible or may be extremely expensive and time consuming. Thus, when a problem cannot be solved by a mathematical model or by experiments in the real system, then we can solve it by using some Computational Fluid Dynamics simulation techniques. The computational tool that is used for this simulations is OpenFOAM (Open Source Field Operation And Manipulation), which is an open source software written in C ++ programming language and is indicated for Fluid Dynamics problems. In conclusion, the following study is an introductory study of the sloshing phenomenon. It should be noted that the phenomenon is not studied in depth since the parameters needed to be taken into consideration are too many to produce accurate results for the construction of liquid cargo tanks under realistic navigation conditions. For this reason, the study focuses on the ripples in a tank and the pressure on the walls in the case of angular oscillation, as well as on the baffles that can be used into the tank for controlling the flow and reducing the pressure. Specifically, we are testing the cases of an obstacle at different heights, an obstacle with holes and two obstacles. 2020-03-25T21:28:30Z 2020-03-25T21:28:30Z 2020-03-04 Thesis http://hdl.handle.net/10889/13399 gr 0 application/pdf |
