Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13401
Title: Προσομοίωση του φαινομένου πρόσκρουσης υγρού φορτίου στα τοιχώματα δεξαμενών - εφαρμογή για υγροποιημένο φυσικό αέριο
Other Titles: Control of the impact of sloshing on tank walls – application on liquefied natural gas
Authors: Σούρσου, Άννα-Μαρία
Keywords: Υγροποιημένο φυσικό αέριο
Κλυδασμός
Δεξαμενές
Keywords (translated): Liquified natural gas
Sloshing
Tanks
Abstract: 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.
Abstract (translated): The rapid development of technology in recent years coupled with the future depletion of conventional fuel stocks has led to a significant increase in energy requirements. This makes the use of natural gas an interesting prospect as it is the best alternative regarding economic and environmental factors. As a result, it is easier to exploit natural gas by liquefying it, since its volume is reduced by 600 times, and transfer it by special tankers in large quantities. However, in marine transportation of liquefied natural gas, the main problem becomes the appearance of the sloshing effect. This phenomenon is defined as the movement of the free surface of the liquid cargo into a partially filled tank caused mainly by the waves of the sea. The cost for the experimental study of this phenomenon is extremely high, so computational simulation is presented as an economically viable alternative to describe the phenomenon. The purpose of this thesis is to present a computational study of the sloshing effect on liquefied natural gas vessels. The computational tool used to perform the simulations is OpenFOAM, an open-source computational fluid dynamics software that is suitable for Fluid Dynamics problems. The main exploration elements are two types of liquefied natural gas storage tanks, the TGZ Mark III tank and the MOSS tank. In conclusion, it is necessary to note that the present work is an introductory study of the sloshing effect on liquefied natural gas vessels. Due to the complexity of the phenomenon being tackled, it would be difficult to include all the data necessary to obtain accurate results for the construction of liquid tank cargoes in actual navigation conditions, as it would require a large amount of data and many more simulation tests. Therefore, the results are focused on the ripples generated within the tanks and the pressure exerted on the walls when the tank is subjected to angular oscillation.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DT_M_Σούρσου-Άννα-Μαρία_246824.pdf4.43 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.