Dr.-Ing. Jens Neugebauer, Robert Potthoff, M. Sc., Prof. Dr.-Ing. Bettar el Moctar, Universität Duisburg-Essen
Die Auslegung von Tanksstrukturen für verflüssigtes Erdgas (Liquefied Natural Gas, LNG) setzt die Kenntnis der Sloshing-induzierten Lasten und die Strukturverformung von Tankwänden voraus. Hierzu werden überwiegend Modellversuche eingesetzt. Üblicherweise werden für Versuche Tanks aus Plexiglas mit Wandstärken im Bereich von 50 mm ohne weitere Versteifungen oder innere Strukturen eingesetzt. Die Struktur des Schiffes und der Membrantanks ist in der Realität allerdings deutlich komplexer aufgebaut, so dass eine maßstäbliche Skalierung der mechanischen Parameter im Modell nicht gewährleistet ist.
Im Rahmen dieses Vortrags werden die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen der Sloshing-induzierten Stoßlasten und Geschwindigkeitsverteilungen für charakteristische Einschlagsszenarien vorgestellt. Die Reproduzierbarkeit der Spitzendrücke und Druckverläufe ist abhängig von dem Einschlagsszenario, kann insgesamt aber mit gut bis sehr gut bewertet werden. Weiterhin werden das gemessene Strömungsfeld und die Lasten mit Simulationsergebnissen basierend auf der Lösung von Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen verglichen. Hierbei wurde der Einfluss der Kompressibilität des Gasphase und des Models für die freie Oberfläche untersucht. Es zeigt sich, dass die Geschwindigkeitsfelder sehr gut übereinstimmen und für die Drücke eine gute Übereinstimmung erzielt wird. Schließlich wird der Einfluss der Strukturverformung auf die Sloshing-induzierten Lasten vorgestellt.