IFV 的结构如图 1-1 所示，它主要由三个换热器组成，即 E1 段的蒸发器、E2 段 的冷凝器和 E3 段的调温器。在 E1 段蒸发器中，丙烷被海水加热至饱和温度，气化 后形成的丙烷蒸汽上升至 E2 段冷凝器中进行相变换热，冷凝后形成的饱和丙烷液体 在重力作用下回落至蒸发器中，即丙烷始终进行气－液态的闭式循环。在 E2 段冷凝 器中，低温 LNG 与丙烷蒸汽进行换热。在超临界压力下，LNG 吸收丙烷蒸汽冷凝时 释放出的潜热，温度不断升高，直至其温度超过临界温度后，LNG 成为超临界流体， 瞬间气化形成低温天然气（NG）。低温 NG 通过管道进入 E3 段调温器，经海水进一 步加热至常温后通过管道运输上岸。文献综述

超临界流体是指流体的温度和压力均高于其临界点的流体。在超临界状态下，该 流体从本质上说既不是液体也不是气体，不存在表面张力，但此时的扩散性接近于气 体，溶解度接近于液体，并且在拟临界点附近，流体的密度、定压比热容、导热率和 黏度等物性参数会发生剧烈变化。如超临界流体的密度、导热率和黏度等随温度的变 化逐渐减小，但在拟临界点附近急剧降低，定压比热容在拟临界点附近出现极大值， 在远离临界点的区域趋于稳定等。

图 1-1 IFV 结构示意图

根据 IFV 的工作原理可知，作为 IFV 的气化核心设备，IFV 冷凝器中的 LNG 气 化过程直接影响气化器的整体换热效率和天然气的输送效率。因此，针对 IFV 冷凝器中流体的流动与传热过程分析显得尤为重要。其准确的分析结果可以显示影响 IFV 冷凝器换热的因素，这对进一步优化设计 IFV，提高 IFV 紧凑性，强化 LNG 气化过 程提高换热效率具有十分重大的意义。

1。3 国内外研究现状

1。4 课题主要研究内容

基于以上研究目的，本文的主要研究内容是：

（1）根据 IFV 冷凝器设计参数，建立该型 IFV 冷凝器内部换热管的三维实体模 型。根据冷凝器的工作机理、结构特征和内部流场的流动与传热特点，建立冷凝器换 热管内部流场的计算域物理模型。

（2）依据 CFD 的理论，针对冷凝器换热管内部的流场建立控制方程和计算方 法。采用有限体积法针对建立的流场控制方程进行离散。根据 LNG 在管内的流动特 征，确定合理的边界条件。使用甲烷代替 LNG 进行数值模拟研究，采用线性插值函 数描述甲烷的物性参数变化过程，提高数值模拟结果的准确度。

（3）通过 FLUENT 软件对甲烷管程流动与传热过程进行数值模拟。研究重力场 对换热管内部流体的流场细节以及传热过程的影响并进行分析。

（4）分别改变甲烷入口质量流量和管程操作压力，进行数值模拟计算，研究甲 烷入口质量流量和操作压力对管程流体换热过程的影响，得到冷凝器内甲烷流动与传 热过程的特征和规律，为冷凝器的优化设计提供理论依据。来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766-

1。5 论文的组织结构

本文共分为五章，由绪论部分和其它四章组成 第一章“绪论”，主要介绍论文研究工作的背景、意义、国内外研究现状以及本

文的研究目的和主要研究内容。 第二章“物理模型及物性参数”，对模型进行一系列假设和简化处理，得到研究对象的物理模型，并对物理模型涉及到的流体和固体材料进行设定。 第三章“数学模型及数值方法”，根据管内流体流动与传热过程中的特点，对模

拟研究中所涉及的控制方程、湍流模型以及求解方法进行了介绍，并给出合理的网格 划分方法和边界条件。