近年来,液化天然气(LNG)由于在存储和运输上具有巨大优势,因此被广泛使用。LNG液舱在首次装货前需要进行干燥、惰化、驱气、预冷等准备工作,其中惰化目的是将舱内氧气含量降低至2%以内,防止LNG与空气混合引起爆炸。现阶段,针对LNG液舱气体惰化作业的研究较少,惰化工作仅凭经验,既盲目又浪费。为了优化气体惰化作业过程,提升LNG液舱气体惰化作业效率,论文的主要做了如下工作:一、以大型LNG船液舱为原型,采用非线性有限元软件,根据质量守恒和动量守恒等微分方程组建立惰性气体惰化LNG液舱的数值模拟模型,并验证了模型的准确性。二、结合气体对流扩散机理,探究喷嘴形状和大小、进气温度等参数对惰化过程的影响,发现实现推移式惰化的前提条件是平面上形成平稳的速度和浓度等值面。推移式惰化与惰化区域的流场速度标准偏差和浓度标准偏差有直接关系,当选用较大喷嘴时流场中速度和浓度标准偏差小,有利于形成推移式惰化。距喷嘴0.5米平面上,速度标准偏差小于0.73m/s时,能够实现推移式惰化。当降低进气温度时,扩张角会缓慢变大。其中喷嘴大小占比24%是实现推移式惰化的临界条件,此时扩张角为9.01°。喷嘴大小占比大于24%皆可实现推移式惰化。三、基于喷嘴大小对惰化效果影响的规律,提出三种喷嘴形状的方案,并根据工程实况选取方阶喷嘴方案为优化方案。优化方案与原始方案相比可节省约1.58%-11.21%的耗气量,可缩短16.9%的惰化时间,具有更好的经济性。本文旨在对当前LNG液舱气体惰化提出优化方案,为液舱气体惰化作业提供理论依据。通过建立数学模型,对数值模拟得到的结果进行处理分析,提出惰化方案的优化策略并对优化结果进行对比,为实际惰化作业提供可靠的理论依据。