一种改进的有毒气体扩散高斯模型算法及仿真(英文)

高斯模型作为评价有毒气体泄漏后的扩散模型,因其计算量小、简单易用等特点而被广泛应用.文章对有毒气体扩散的时空特性进行了讨论,通过引入一种时间因子,对现有高斯烟团模型进行了改进,建立了以时间函数为动态变换基点的有毒气体扩散模型.将有限时间内的有毒气体连续释放过程表述为实源和一系列虚源在多个时间区段内的释放子过程的组合.根据改进的高斯模型,编程实现了基于GIS的、实时的有毒气体扩散动态仿真.仿真结果表明,该算法能够快速、准确地计算出有毒气体泄漏后的任意时间点的扩散浓度空间分布,能够较好地模拟有毒气体扩散的动态变换过程,对危险化学品泄漏事故现场的预测和评估具有很好的辅助决策作用.     

基于MCMC方法的城区有毒气体扩散源反演

城区中有毒气体突发性泄漏时,需要快速对泄漏源进行定位和识别,以便科学预测气体的蔓延及其影响范围。利用基于Bayes推断理论的MCMC(Markov chain Monte Carlo)抽样方法,根据城市中分布的传感器测量信息和气体扩散数值计算模型,构造似然函数,对泄漏源的位置、强度进行反演。计算了这些参数和空间各点浓度的相关统计量,表明反演结果与泄漏源的真实参数十分吻合。此外,还讨论了传感器测量误差的概率分布对结果的影响。结果表明,误差概率会显著影响计算效果,概率分布越平坦,泄漏源反演信息的不确定度越大。     

基于MCMC方法的城区有毒气体扩散源反演

城区中有毒气体突发性泄漏时,需要快速对泄漏源进行定位和识别,以便科学预测气体的蔓延及其影响范围。利用基于Bayes推断理论的MCMC(Markov chain Monte Carlo)抽样方法,根据城市中分布的传感器测量信息,和气体扩散数值计算模型,构造似然函数,对泄漏源的位置、强度进行反演。通过计算这些参数和空间各点浓度的相关统计量,表明反演结果与泄漏源的真实参数十分吻合。此外,还讨论了传感器测量误差的概率分布对结果的影响。结果表明,误差概率会显著影响计算效果,概率分布越平坦,泄漏源反演信息的不确定度越大。     

LCD显示面板厂区有毒气体泄露后果定量分析

结合LCD显示面板厂区的特点,根据危险化学品的理化性质和对人体健康的危害程度分析,选择有毒气体NH_3和Cl_2作为泄漏后果定量分析因子。采用AFTOX模型对液氨泄露的过程和后果进行模拟,采用SLAB模型对液氯泄露的过程和后果进行模拟,预测最不利气象条件下,液氨、液氯泄露影响的范围和时间,确定了半致死浓度和对生命或健康有即时危险的浓度(IDLH)。该计算结果有助于企业提出针对性的风险防范措施,为涉及同类风险源的LCD显示面板企业提供参考。     

基于SAFETI模拟的大气条件对天然气扩散影响的研究

为了确定在大气条件影响下天然气泄漏的燃烧影响和毒性影响,采用高斯模型对天然气泄漏后的扩散进行分析,确定了大气对其浓度分布影响的两大因素:风速和大气稳定度。通过SAFETI软件对容器内天然气瞬时泄漏的场景进行模拟,并结合控制变量法对模拟结果"泄漏发生18.75 s时,浓度4.4×10~(-2)天然气云的水平分布情况"、"下风向最大爆炸半径天然气浓度随时间变化的关系"进行分析,研究了天然气扩散过程中受风速和大气稳定度影响的浓度变化趋势和扩散分布规律。研究得出:天然气在泄漏的过程中,以聚集再分散的方式进行扩散,天然气总体分布的几何中心向下风向移动;泄漏天然气在扩散过程中,扩散速度随着风速和大气稳定度的增大而增大;天然气聚集的饱和浓度,随着风速的增大而增大,随着大气稳定度的增大而减小;在一定的时间内,风速越大,大气稳定度越大,天然气的扩散范围越大。     

液氨卧罐泄漏气云的形成及事故后果分析

根据液氨卧罐结构及泄漏闪蒸导致罐压变化,考虑液氨泄漏的动力学和热力学特征,修正了液氨卧罐纯液体泄漏模型。同时对液氨泄漏过程及机理进行分析,总结了气云的形成过程和影响因素。最后以某液氨卧罐为例分析了不同泄漏形式的事故后果。结果表明:纯液体泄漏速率Q_m随罐内液面高度h的下降而减小,且其变化主要依赖罐内外压差,泄漏孔距罐底高度h_1对Q_m的影响可忽略。纯气体泄漏速率Q_m′最大、气云形成速度最快、扩散影响范围最广,事故后果较纯液体泄漏和两相流泄漏严重。     

盒子模型在丙烷瞬时泄漏模拟分析与安全评估中的应用

以某光纤企业汇流排丙烷气体瞬时泄漏为例,对重气云扩散模式及其影响因素进行研究,选用盒子模型进行扩散模拟,求得浓度随扩散时间、泄漏点距离的变化规律、产生健康危害的下风向距离以及造成的危害区范围.经计算可知,距泄漏点下风向33.11m即可达到爆炸浓度下限,丙烷云团瞬时泄露扩散45s后能造成409.23m的人员健康危害区.经过分析,企业汇流排实际布局不能满足气体泄漏事故发生时的安全要求.此结果可为发生事故时作业人员确定事故毒害危险区及疏散范围提供合理性依据.     

基于计算流体力学的集气站气体检测报警仪布置优化

提出气体检测报警仪的布置优化方法,以某高含硫气田集气站天然气泄漏为例,构建集气站计算流体力学(CFD)模型并将站内气体检测报警仪设置为模型中的监测点,通过对天然气泄漏及扩散过程的数值模拟获得各监测点的甲烷和硫化氢浓度,据此对可燃气体检测报警仪布置高度、可燃及有毒气体检测报警仪探测有效性及反应时间进行分析.结果表明:对于高含硫天然气泄漏检测,可燃气体检测报警仪高位布置检测效果优于低位布置;硫化氢检测报警仪探测有效性高于可燃气体检测报警仪.建议高含硫气田集气站气体检测报警仪布置可以硫化氢检测报警仪为主并辅以可燃气体检测报警仪.     

基于CFD的油品泄漏扩散过程的数值模拟

构建油品泄漏扩散过程的三维计算流体力学（CFD）模型,研究地面粗糙度、泄漏口直径、泄漏速度和油品物性等因素对液池面积的影响;并根据液池扩展理论结合模拟结果拟合得到计算液池面积的经验关联式,可用来预估不同泄漏情况下液池的面积。结果表明液池面积随时间呈线性增加,随地面粗糙高度增大而减小,随泄漏速度、泄漏口直径增大而增大;地面粗糙常数、油品的密度和黏度对液池面积的影响较小。该研究结果可望为确定泄漏事故的影响范围及采取相应的防护措施提供理论基础和技术指导。     

海底输气管道泄漏扩散可视化仿真软件开发

为实现海底输气管道泄漏扩散结果的实时可视化仿真,对海底输气管道泄漏扩散可视化仿真软件进行了结构分析与功能模块划分,以数值模拟实验为基础建立了海底输气管道泄漏扩散模型数据库,编写Matlab程序读取数据库信息并进行简化处理,生成了泄漏气体扩散影响范围数据点矩阵。使用统计学方法,并引入边界曲线拟合系数对泄漏影响范围边界进行曲线拟合,实现了对泄漏气体影响范围的实时判断。在此基础上,使用Matlab/C++混合编程方法,完成了海底输气管道泄漏扩散可视化仿真软件设计及开发。     

氯气管道泄漏源项识别反演问题

 在突发氯气泄漏时,及时充分地掌握泄漏源的源项信息,是科学预测氯气泄漏扩散事故的难点之一,也是控制和管理氯气泄漏事故的一项重要基础性工作。围绕泄漏源反演问题,对有障碍物环境下氯气管道泄漏扩散后的源项反演进行了数值模拟。采用基于Bayes推断理论的MCMC抽样方法,结合某氯乙酸生产厂区生产装置布局及氯气泄漏的扩散模型,对氯气泄漏源的空间位置和氯气泄漏强度等重要参数进行反演。结果展示了泄漏源项信息,通过结果检验得出参数的反演结果均在真实数值范围之内。     

陶瓷发动机无环活塞和缸套间漏气量的理论和试验研究

本文以165陶瓷绝热柴油机为具体研究对象,对其无环活塞和缸套间漏气量进行了理论和试验研究.建立了预测无环活塞和缸套间漏气量的数学模型;分析了发动机转速、缝隙宽度和流体粘度等因素对漏气量的影响;揭示了无环活塞式发动机的漏气特性.     

埋地天然气管道泄漏量计算与分析

为计算埋地天然气管道泄漏量,获得合理的埋地管道泄漏计算模型与埋地管道土中天然气吸收量,通过分析燃气管道泄漏的模型划分标准,建立等温与等熵模型计算小孔泄漏量。结合天然气管线泄漏强度的实验数据进行对比分析,得出了等熵与等温模型分别为实际小孔泄漏量的上下限;利用菲克定律推导埋地管道泄漏扩散浓度方程,并分析扩散范围,结合工程实例对泄漏量进行计算分析。研究结果表明,小孔泄漏孔径越小,处于爆炸浓度极限的时间越长,危险性越高。根据埋地管道周围土中各点天然气浓度分布规律,提出了土壤吸收量计算方法,改进了地面蒸气云泄漏质量计算方法,结合工程实例定量地给出了土壤的天然气吸收率。     

炼油装置有害气体泄漏区域风险等级划分

以典型场景为代表开展的气体泄漏扩散模拟研究未能体现炼油装置的真实泄漏风险。提出一种基于泄漏场景集的炼油装置有害气体泄漏区域风险等级划分方法。融合泄漏源和风场等重要随机因素生成泄漏场景集,定量预测场景发生概率,采用计算流体力学方法(CFD)预测气体泄漏扩散体积分数场。基于场景概率和泄漏后果,得到各场景有害气体泄漏区域风险矩阵。结果表明:构建的有害气体泄漏场景集能够定量预测场景发生概率;建立的炼油装置有害气体泄漏精细CFD模型能够预测有害气体泄漏场景后果;表征各场景有害气体泄漏区域风险的区域风险矩阵可以划分符合真实情况的炼油装置有害气体泄漏区域风险等级。     

复杂地形条件下气体泄漏扩散规律仿真与试验

针对复杂地形气体泄漏扩散问题,基于计算流体动力学方法,建立复杂地形气体泄漏扩散数值仿真方案,确定地面气体分布特点、监测点气体质量浓度随时间变化规律、地形及环境风向、风速等对气体扩散的影响作用。以SF6为示踪气体,设计并在川东北某山区集气站实施气体释放试验,以有色烟雾发生器为工具确定采样点布置,采用电子时控大气采样器和气相色谱-电子捕获检测法进行样品采集和分析,得到不同采样点、不同时间段内示踪气体浓度值。SF6释放试验结果表明,试验方案设计合理、可靠、具有广泛的适用性,能够有效降低采样点数量,提高采样数据的有效性,实现对试验数据的采集和分析。试验与仿真计算数据的一致性验证了建立的数值模型处理复杂地形气体泄漏扩散过程的有效性。     

碳封存工程泄漏超高CO2浓度对植被影响的多光谱遥感监测应用

利用天然CO_2气田模拟碳封存工程泄漏超高浓度CO_2后对生态环境影响研究基地,借助多光谱高分辨率遥感技术,在获取多个时相的卫星影像基础上,监测当地植被指数及变化趋势。结果表明:多光谱遥感技术能很好的应用于因高浓度CO_2泄漏造成的植被影响监测,既适用于微小尺度的精细监测,同时也对宏观范围内植被监测起到很好的效果,为完善我国二氧化碳地质封存工程环境影响监测技术方法体系提供科学支撑。     

SG-VMD-SVD的信号去噪方法研究

油气管道信号泄漏检测易受噪声影响,因此去噪成了关键问题.为了提高对油气管道信号的去噪效果,提出了一种基于Savitzky-Golay平滑滤波、变分模态分解(VMD: Variational Mode Decomposition)和频域奇异值分解(SVD:Singular Value Decomposition)去噪相结合的油气管道信号的联合去噪方法.首先,针对泄漏信号在时域利用SG平滑滤波降噪,去除尖脉冲、高频成分等噪声,提高输入信号的信噪比;将滤波后的信号利用VMD分解,通过计算各个本征模态分量(IMF: Intrinsic Mode Function)与信号之间的曼哈顿距离,从而区分信号分量与噪声分量,对噪声分量进行频域奇异值(SVD)去噪,最后将滤波后的分量与信号分量进行重构,得到最终降噪后的信号.通过仿真和实际实验表明,该方法与单一VMD法、VMD-小波变换、SG-VMD-时域SVD去噪方法相比,去噪后所得信号信噪比相对较高,并验证了该方法去噪效果的优越性和对油气管道泄漏信号去噪的可行性.     

两种不同槽形气体端面密封泄漏量的试验研究

从N S方程出发,推导了气体端面密封泄漏量的计算公式,计算了两种不同槽形气体端面密封在不同的操作压力和轴转速下的泄漏量,建设了气体端面密封的专用试验平台,并在试验台上对试验密封的泄漏量进行了试验研究。     

连续波体制雷达直波泄漏抑制方法与系统设计

针对连续波体制雷达直波泄漏问题进行分析,给出了一种模数混合式连续波雷达直杂波抑制方法,提出了数字化直杂波滤波器与接收通道均衡滤波器级联的系统实现方案,并通过计算机仿真及雷达外场试验对上述直杂波抑制方法及系统实现方案的有效性进行了验证。     

高压燃气管道破裂的定量风险分析

高压燃气管道破裂将会危及到破裂点附近的生命财产安全．管道泄漏率是分析和评价管道破裂事故的前提和基础，将复杂的泄漏率模型进行简化，由简化模型得到的计算值与复杂模型计算值之间的最大偏差为9．3％、基于该简化模型得到的气体喷射扩散模型，其计算值与复杂模型计算值之间的最大偏差为18％．管道发生火焰喷射时，其危险域的计算值与实际值之间的最大偏差只有4m．研究表明，管道破裂危险域是与气体泄漏率的1／2次方成正比，与输气压力的1／2次方成正比，与管径的5／4次方成正比，与破裂管长的1／4次方成反比．