随着我国环境污染的日益加剧和能源消费的日益增长,未来我国对清洁能源天然气的需求将迅速增加,到2020年我国对液化天然气(LNG)的需求量将达到6000万吨,安全存储对LNG产业的发展至关重要。LNG对存储环境的要求较为苛刻,在长时间存储过程中,储罐内容易发生液体剧烈蒸发引起的失稳存储现象,这种现象就是分层翻滚,分层翻滚直接威胁LNG的安全存储,因此研究储罐内LNG分层翻滚特性对LNG产业发展有着十分重要的意义。本文采用数值计算的方法,首先分析了分层完成之后储罐内部的液体运动特性,然后研究了分层密度差对储罐内部液体存储状态的影响,最后分析了LNG中含氮量对其密度的影响,并且模拟了不同的充装方式对分层的影响。本文研究表明:(1)分层演化过程中,储罐内部扰动首先出现在分界面附近,液面处与储罐底部速度出现相对较晚并且速度最大值相对较小;(2)本次模拟中,速度值0.083 m/s可以作为判断储罐内部液体是否处于安全存储状态的依据,当分层密度差较小(小于0.5 kg/m~3)时,储罐内部液体为自然对流循环,储罐处于安全存储状态;(3)立式150 m~3LNG储罐内部由稳定存储向不稳定存储过渡的临界密度差在0.4-0.6 kg/m~3这一区域附近,通过理论分析验证了实际工程中判断分层是否发生依据的正确性;(4)LNG含氮量对密度具有显著影响,微小的氮含量的差异也会导致LNG较大的密度差,这种密度差足够引起分层;(5)对于密度不同的LNG之间,采取合理的充装方式可以降低储罐内部分层发生的风险。