Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/15293
Title: Αριθμητική προσομοίωση διασποράς ατμών LNG μετά από περιστατικό διαρροής
Other Titles: Computational modelling of LNG dispersion after leakage
Authors: Κουρής, Κωνσταντίνος-Παναγιώτης
Keywords: Υγροποιημένο φυσικό αέριο
Διαρροή
Διασπορά
Υπολογιστική προσομοίωση
Keywords (translated): Liquified natural gas
Dispersion
Numerical simulation
Estimated pool formation
Abstract: Η παρούσα διπλωματική εργασία αρχικά ξεκινά με μια περιεκτική αναφορά σε κάποιες πρόσφα-τες εξελίξεις πάνω στην αλυσίδα παραγωγής του ΥΦΑ καλύπτοντας την εξόρυξη του φυσικού αερίου καθώς και τις διαδικασίες συλλογής, υγροποίησης, εκφόρτωσης και τέλος επαναεριοποίη-σης του. Κατόπιν παρατίθενται πρόσφατες βελτιώσεις πάνω στην μοντελοποίηση και μελέτη πι-θανής διαρροής ΥΦΑ. Στη συνέχεια, η εργασία επικεντρώνεται στις διεργασίες διασποράς του ΥΦΑ. Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναλύεται και παρουσιάζεται η μοντελοποίηση της διά-χυσης και διασποράς του ΥΦΑ με χρήση λογισμικού CFD. Το υπολογιστικό μοντέλο λαμβάνει υπόψιν την μεταφορά θερμότητας και βασίζεται πάνω στο θεώρημα Monin-Obukhov για σταθε-ρές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Τα αποτελέσματα που εξάγονται από τον υπολογιστικό μοντέλο επικυρώνονται μέσω των δεδομένων που διαθέτουμε από το πείραμα Burro – 8. Η μέθοδος της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής που ακολουθήθηκε επιλέχθηκε με στόχο την πρόσληψη των βέλτιστων δυνατών αποτελεσμάτων με όσο το δυνατόν λιγότερους υπολογιστικούς πόρους. Για τον λόγο αυτό επιλέξαμε την συμβατική μέθοδο της απλής εκτίμησης του μεγέθους της ‘λίμνης’ του ΥΦΑ από τις αρχικές συνθήκες του αερίου. Για την εκπόνηση του υπολογιστικού μοντέλου της παρούσας διπλωματικής εργασίας χρησι-μοποιήθηκε το λογισμικό πακέτο ANSYS v.16 τόσο για τον σχεδιασμό της γεωμετρίας όσο και για την δημιουργία του υπολογιστικού πλέγματος του μοντέλου μας. Κατόπιν έγινε χρήση του προγράμματος Fluent που παρέχεται από το λογισμικό της ANSYS για την αριθμητική προσο-μοίωση στις συνθήκες του πειράματος Burro-8. Για την εύρεση του κατάλληλου υπολογιστικού πλέγματος πραγματοποιήθηκε η διαδικασία ανεξαρτητοποίησης από το πλέγμα ώστε να προσδιο-ριστεί το κατάλληλο μέγεθος των υπολογιστικών κελιών. Τα αποτελέσματα που εξήχθησαν από την προσομοίωση συγκρίθηκαν με τα πειραματικά δεδομένα καθώς και με αποτελέσματα μιας παλαιότερης αριθμητικής προσομοίωσης του πειράματος Burro – 8. Τέλος, παρουσιάστηκαν οι μεταβολές συγκεκριμένων μεγεθών για διάφορα χρονικά στιγμιότυπα της προσομοίωσης ώστε να καταφέρουμε να οπτικοποιήσουμε την εξέλιξη της διασποράς του νέφους. Οι σημαντικότερες ελλείψεις που εντοπίστηκαν στην ήδη υπάρχουσα έρευνα υπογραμμίζονται με σκοπό την μελλο-ντική μελέτη πάνω σε αυτές.
Abstract (translated): This diploma thesis focuses on the depiction of one of the Burro series experiments using one of the most widely reliable CFD codes – ANSYS Fluent. The experiment that we recreate in this project is Burro-8, in which Liquified Natural Gas (LNG) is being released through a pipe onto a pond of water through slightly stable atmospheric conditions. The LNG is being released at a cryogenic temperature of -162℃ for 107s in an ambient temperature of 33.1℃ and due to great the temperature difference, it evaporates instantly creating a vapor cloud. The goal of this thesis was to be able to efficiently recreate the vapor cloud dispersion using the less possible computational effort. Because of that, the estimated pool method is utilized, which assumes that the LNG evaporates instantly and covers the hole water pond surface as soon as it released. The LNG vapor, assumed to be saturated, enters the domain over the water pond area with a vertical velocity which is calculated from the given spill rate. The thesis represents the entire process of modelling, including the selection of the most efficient grid though a mesh-independence process and the selection of the most suitable turbulence model. After we get the results, we compare them with another numerical simulation of Burro – 8 , which uses the same approach as we did. Furthermore, velocity, concentration and temperature contours are being represented through the entire domain in order to visualize the whole vapor-cloud dispersion process. Our goal is to develop the appropriate technical knowledge for the simulation of LNG dispersion in order to prove that the evolution of the computational efficiency has made CFD codes like ANSYS Fluent absolutely capable of replacing big-scale experiments that need great funding and can cause structural damage or even harm the staff.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DT_M_ΚΟΥΡΗΣ_ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ_1054520.pdf9.45 MBAdobe PDFView/Open


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