近年来,天然气由于其燃烧清洁高效的优势日益受到重视。国家供给侧改革、降低煤炭提高天然气在一次能源消费中的占比,以及原油价格反弹将进一步扩大天然气的性价比,这些利好都将直接或间接推动日后我国天然气的消费量。目前我国天然气消耗量大于产量,需通过进口来弥补这个缺口。进口天然气中相当一部分通过LNG船进行运输,为保障LNG船的安全运营,需对船员进行相应的模拟器培训。本文旨在对业已开发出的LNG船液货装卸模拟器原型机作出改进。针对LNG船液货装卸模拟器原型机中液货舱气体温度、压力响应型模型不能分析机理,舱内气体压力易偏离正常范围的问题,本文从传热学角度出发,对LNG船薄膜型液货舱进行了热负荷分析,通过代入“大鹏昊”实船数据进行计算,验证了本文热负荷简化计算的合理性。根据液货舱控制体积流入、流出能量与内能变化量之间的关系,同时考虑液货操作过程中气液能量转换与液货蒸发,构建了液货舱的能量守恒方程,进而根据各能量的计算方式推导出气体温度、压力随时间变化的关系式。在不同液货操作工况下,控制体积内气体工质的流入、流出状态不尽相同。本文将液货舱气体温度、压力随时间变化的机理模型用于母型船“大鹏昊”预冷、装货、卸货操作过程的模拟仿真,同时设计控制策略,自动调用舱压控制设备使舱压稳定于适宜区间。液货舱预冷工况模拟的结果与“大鹏昊”实船预冷数据相差很小,从而验证了本文所建的液货舱温度、压力模型的有效性;装卸货工况下,本文模型仿真值与Kongsberg模拟器测量值在舱内气体温度、气体质量、液货体积等方面较为接近,卸货工况下舱内气体温度变化趋势与相关文献的计算结果相一致,进一步验证了本文所建的液货舱温度、压力模型的准确性。同时,采用镜像映射技术对液货舱绝缘层压力差系统进行控制器设计,仿真表明所设计的控制器控制效果好,具有一定的鲁棒性。本文构建的液货舱气体温度、压力模型充分揭示了各液货操作工况下舱内气体温度、压力变化的机理,其次设计的舱压自动控制策略能保证舱压始终稳定于适宜区间。本文的研究成果有助于增强液货装卸模拟器原型机的真实感,使其更可信。