基于有限元法的LNG用球阀温度场分析开题报告

1. 研究目的与意义

lng的制造过程是先将气田生产的天然气进行净化处理，经脱水、精制和冷却，然后在-163℃低温下进行压缩，故lng具有天然气的易燃易爆性。

因此，在设计lng 用低温阀门时, 除了应遵循一般阀门的设计原则外，还有一些特殊的要求。

材料在低温下的物理、力学性能与常温下相比有较大的差别，比如一般的钢材在低温时随温度的下降，其抗拉强度和硬度增高，塑性和韧性急剧下降，发生由韧到脆的转变，影响材料的强度和使用寿命，甚至出现脆性断裂造成灾难性重大事故。

2. 国内外研究现状分析

通过有限元分析法，考虑lng用超低温球阀各部件的相互影响，建立球阀的三维非线性有限元模型。

通过建立模型进行分析，所建模型的准确程度直接影响到结果的准确性。

　　　目前，国内外研究内容大致如下：2008年4月3日，由中船集团自主建造的中国第一艘lng船交付，打破了国外在lng用超低温球阀领域的垄断局面，随着lng工业的发展以及中国自主研发lng船的成功，中国开始对船用lng超低温球阀进行自主研发。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：　　 本课题拟以LNG用超低温球阀为研究对象，课题的主要研究内容：（1）根据企业提供的阀门二维图纸建立三维实体模型；（2）对LNG用超低温阀门在试验工况（-162℃）下的温度分布进行有限元分析；（3）对LNG用超低温阀门在工作工况（-169℃）下的温度分布进行有限元分析；（4） 对LNG用超低温阀门在试验工况（-162℃）和工作工况（-169℃）下的结构完整性和可运行性进行有限元分析，并根据LNG输送站的相关技术要求，对阀门的密封结构进行分析，描述出密封结构中密封件的变形过程，预测失效部位的生成与扩展等情况。

研究计划：第1周至第2周(2.17~~2.25) 做好毕业设计准备工作，撰写开题报告第3周至第4周(3.1~~3.14)熟悉Proe和Ansys等三维建模软件， 为下一步实体建模做准备第5周至第8周(3.16~~4.11)通过建立球阀的三维非线性有限元模型并利用ANSYS进行计算分析球阀温度场分布，得到 LNG用超低温球阀的温度场分布的云图第9周至第11周(4.14~~5.2)有限元法获得整个连续体的温度场分布，达到对 LNG用超低温球阀温度场分布分析的仿真第12周至第14周(5.5~~5.23) 整理前期工作，撰写论文第14周或第15周(5.26~~5.30) 准备毕业论文答辩 答辩

4. 研究创新点

第一，本研究面向实体模型三维重建可生成具有完全可编辑的实体，并且有较好的显示效果，再进行温度场分布的有限元分析。

第二，基于不同用途或不同超低温度下的LNG用超低温球阀模型，进行分析讨论其温度场的分布和阀门关键部件在低温下的安全性能评定。