Προσομοίωση του φαινομένου πρόσκρουσης υγρού φορτίου στα τοιχώματα δεξαμενών - εφαρμογή για υγροποιημένο φυσικό αέριο

• Κύριος συγγραφέας: Σούρσου, Άννα-Μαρία
• Άλλοι συγγραφείς: Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Υγροποιημένο φυσικό αέριο; Κλυδασμός; Δεξαμενές; Liquified natural gas; Sloshing; Tanks

Η ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας τα τελευταία χρόνια σε συνδυασμό με τη μελλοντική εξάντληση των αποθεμάτων των συμβατικών καυσίμων έχει οδηγήσει σε σημαντική αύξηση των ενεργειακών απαιτήσεων. Το γεγονός αυτό καθιστά τη χρήση του φυσικού αερίου ως μια ενδιαφέρουσα προοπτική, αφού αποτελεί οικονομικά και περιβαλλοντικά τη βέλτιστη επιλογή. Ως εκ τούτου, η εκμετάλλευση του φυσικού αερίου γίνεται ευκολότερη με την υγροποίηση του, αφού ο όγκος του μειώνεται κατά 600 φορές, και μεταφορά αυτού με ειδικά δεξαμενόπλοια σε μεγάλες ποσότητες. Ωστόσο, κατά τη μεταφορά του υγροποιημένου φυσικού αερίου μέσω θαλάσσης, βασικό πρόβλημα καθίσταται η εμφάνιση του φαινομένου του κλυδασμού (sloshing). Το φαινόμενο αυτό ορίζεται ως η κίνηση της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού φορτίου σε μια μερικώς γεμάτη δεξαμενή που προκαλείται, κατά βάση, από τους κυματισμούς της θάλασσας. Tο κόστος για την πειραματική μελέτη του εν λόγω φαινομένου είναι εξαιρετικά υψηλό, οπότε η υπολογιστική προσομοίωση για την περιγραφή του φαινομένου παρουσιάζεται ως μια οικονομικά συμφέρουσα εναλλακτική. Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό να παρουσιάσει μια υπολογιστική μελέτη του φαινομένου του κλυδασμού σε πλοία μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου. Το υπολογιστικό εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε για τη διεξαγωγή των προσομοιώσεων είναι το OpenFOAM, ένα λογισμικό υπολογιστικής ρευστοδυναμικής ανοιχτού κώδικα, το οποίο ενδείκνυται για προβλήματα Ρευστοδυναμικής. Κύρια στοιχεία διερεύνησης αποτελούν δύο είδη δεξαμενών αποθήκευσης υγροποιημένου φυσικού αερίου, η δεξαμενή TGZ Mark III και η δεξαμενή MOSS. Συμπερασματικά, είναι αναγκαίο να επισημάνουμε ότι η παρούσα εργασία αποτελεί μια εισαγωγική μελέτη του φαινομένου του κλυδασμού σε πλοία μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου. Λόγω πολυπλοκότητας του φαινομένου που μελετάται, θα ήταν δύσκολο να συμπεριληφθούν όλες οι αναγκαίες παράμετροι ώστε να προκύψουν ακριβή αποτελέσματα για την κατασκευή δεξαμενών μεταφοράς υγρού φορτίου σε ρεαλιστικές συνθήκες πλοήγησης, γιατί θα απαιτούνταν μεγάλος όγκος δεδομένων και πολλά περισσότερα τρεξίματα των προσομοιώσεων. Για το λόγο αυτό, τα αποτελέσματα επικεντρώνονται στους κυματισμούς που δημιουργούνται εντός των δεξαμενών και στην πίεση που ασκείται στα τοιχώματα, στην περίπτωση που η δεξαμενή υποβάλλεται σε γωνιακή ταλάντωση.