桶灌室CS_2气体连续泄漏扩散的三维数值模拟

以某CS_2桶罐储存室为对象,利用Fluent软件对CS_2连续泄漏扩散进行数值模拟,研究CS_2扩散规律及影响因素。结果表明:无风状态下,CS_2扩散速度较小,以泄漏源为中心沿四周近地面扩散且易在墙角积聚;障碍物的存在对CS_2扩散速度有一定的阻碍作用;不同的泄漏位置形成的CS_2爆炸极限范围不同,水平泄漏比垂直泄漏更易积聚,更危险;不同通风速度对CS_2扩散速度影响较大,通风速度越大,泄漏危险域越小。研究结果可对CS_2桶罐储存室室内CS_2泄漏扩散的危险域进行有效预测,为泄漏预警装置安装、防爆叉车主动防护系统的构建及泄漏事故应急方案提供参考。     

加氢站氢气事故后果量化评价

定量研究了加氢站内物理爆炸、闪火、射流火焰和气云爆炸四种典型氢气事故后果,考察储氢压力、泄漏孔径以及风速大小对事故后果的影响规律.研究结果表明:物理爆炸和气云爆炸的有害影响距离最大,可分别作为瞬时泄漏和连续泄漏的决定性后果;物理爆炸、闪火、气云爆炸和射流火焰的有害影响距离均随着储氢压力和泄漏孔径的增大而增大,但在各个方向上的增幅表现出不同的规律;在大风天气条件下,加氢站氢气泄漏事故可造成更为严重的危害.     

计算流体力学模拟高压储氢设施泄漏后果

加氢站、油氢合建站作为重要的氢能基础设施已进入快速发展阶段，其安全问题也受到社会的广泛关注.该研究采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)技术，在某油氢合建站建设项目中，使用实际尺寸模型建模，选择有代表性的事故场景，研究油氢合建站内高压储氢设施泄漏后发生扩散、喷射火、气云爆炸等事故的影响；结合现行标准规范的要求和数值模拟的结果，提出有针对性的风险防控措施.研究结果有利于提升油氢合建站的本质安全水平及应急响应能力，并为加氢站标准的完善提供依据.     

基于Fluent城市天然气管道泄漏扩散研究

天然气管道发生泄漏会造成一定的危险性,很有可能造成爆炸等危害性极大的事故。通过对泄漏气体危险边界的研究,可以确定天然气泄漏扩散形成的危险区域。本文通过利用Fluent模拟软件对泄漏时间、泄漏孔径和障碍物三种情况进行模拟分析,分析不同工况情况对天然气泄漏扩散的影响,为处理泄漏事故提供理论依据。     

汽油储罐泄漏扩散三维动态研究

10 000 m³的立式内浮顶储罐在成品油站场中数量最多,为研究汽油泄漏扩散行为,考虑相邻罐之间的影响,通过FLACS软件,按照标准建立罐区三维模型,基于pool模块,分别讨论液池和可燃气云在不同泄漏速率、温度、风速影响下的扩散行为。研究结果表明,双罐区的液池和气云扩散主要受相邻储罐的阻挡而绕流扩散,随后与单罐区一样,受到防火堤的约束;根据在30 s形成的液池面积大小及可燃气体扩散最远距离来评价汽油泄漏后的灾害严重程度,发现泄漏速率越大、风速较小且稳定时,液池及可燃气云扩散速度越快,危险程度越高,而温度对液池扩展及气云扩散影响较小;结合监测点的实时气体浓度信息及GB 50493——2019相关规定,建议罐区可燃气体探测器设置在泄漏源附近,高度设置为0.3 m。     

天然气管道站场泄漏扩散三维动态研究

针对天然气管道站场中天然气的泄漏扩散对安全生产造成的问题,开展了天然气管道站场中天然气泄漏扩散规律研究。采用专业软件模拟的方法,使用FLACS进行模拟,设置边界条件进行求解,研究不同风速、不同风向及不同泄漏速率对天然气泄漏扩散的影响,并结合天然气行业相关标准对天然气管道站场内可燃性气体位置进行优化。研究结果表明,泄漏速率越大、风速越小时,站场区域内可燃气体体积越大,可燃气体扩散范围越广,危险程度越高,同时,顺风向泄漏的危害程度要小于其他方向。基于计算结果建议收发球筒区的可燃气体探测器应设置在距离收球筒1 m处,高度设置为2m。这一研究为天然气管道站场的安全运行提供了重要理论支撑。     

城市建筑群环境有毒有害气体扩散数值模拟

应用计算流体力学(CFD)原理和方法建立街区尺度点源泄漏扩散的数值模型,并经风洞试验结果验证其正确性.对街区建筑物扰动和两种来流风速(1.5 m·s-1,3.0 m·s-1)下近地面气云扩散过程及特性进行模拟与分析.结果表明:给定合适的计算参数,基于RNG k-ε模型和SIMPLE算法能够有效模拟复杂障碍物条件下有毒有害气体的扩散过程;近地面气云扩散受道路、建筑物布局和来流风速的影响明显,建筑物周围测点浓度同该处源距、方位、高度以及风向偏离程度存在密切联系;较大的来流风速加快气云水平输送,同时有利于浓度的稀释;泄漏停止后建筑物密集区间浓度稀释相对滞缓,可能对人群健康构成威胁.     

无限域中波传播问题的数值计算模拟

论述了标量波和矢量波在无限域中传播所涉及的有关数值计算模拟问题.根据有限元方法所固有的特点,无限域中波传播问题近域部分的几何复杂性和介质材料多变性均可采用有限元模拟.为了避免在近域与远域的分界面处发生波的反射与折射,需要在该分界面处施加一些特殊的处理方法.对于波辐射问题,可在近域与远域的分界面处施加所谓的波吸收边界.而对于波散射问题,可在近域与远域的分界面处使用动力无穷元将入射波从近域传播到远域.为了演示如何应用这两种不同方法模拟远域的影响,不仅通过考虑无限域中的标量波辐射问题推导了高阶精度波吸收边界的数学表达式,而且还通过考虑无限域中的矢量波散射问题推导了二维动力无穷元的有关计算公式.运用有限元与动力无穷元耦合方法,研究了不同地形条件对河谷表面自由场分布的影响.     

混氢天然气输气站场泄漏扩散数值模拟

将氢气混入天然气管网是目前世界上实现氢气大规模输送的最有效方式。氢气爆炸极限为4.0%～75.6%,上下限范围宽,且分子直径比甲烷小,极易泄漏,给输气站场带来很大隐患。针对多组分物系混氢天然气的泄漏,基于修正的二元扩散系数及热力学因子计算方法,计算了混氢天然气三物系Fick扩散系数矩阵,用来描述混氢天然气中各组分分子间相互运动的传质过程,以FLUENT为平台进行了CFD数值模拟分析,研究发现,混氢天然气泄漏后其扩散受到障碍物及风速等因素的影响;同体积混氢天然气与不含氢天然气泄漏,混氢天然气爆炸下限扩散半径更小;较低含氢量的混氢天然气泄漏后氢气组分爆炸区域仅限于泄漏点附近。研究结果可为站场内发生混氢天然气泄漏扩散提供预警和防护指导。     

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Fluent的城镇LPG管道泄漏事故后果及影响因素分析

为分析城镇LPG管道泄漏扩散规律及其影响因素,建立了重气在大气中泄漏扩散的FLUENT数值模拟模型,并与实验结果进行对比,验证了基于FLUENT的重气扩散数值模拟模型的可行性和准确性。以某城市LPG管道为研究对象,利用RNG k-ε模型,分析了环境风速、障碍物以及城镇地形条件对LPG泄漏事故后果的影响。结果表明,风速的增加造成泄漏源处形成的膨胀云层减小,加剧了LPG在下风向的输运,增大了近地面区域LPG泄漏的危险性。障碍物的宽度越大,迎风面对LPG管道泄漏扩散的阻挡效应愈显著,有利于抑制LPG气云向背风侧近地区域的扩散蔓延,但应注意背风面涡流造成火灾爆炸危险性加剧的现象。当LPG管道在低洼地形和城市高楼间泄漏时,LPG管道泄漏事故危险性急剧增加。     

ALOHA软件模拟结果的可视化转换研究

在处置危险化学品泄漏事故时,使用大气扩散模拟软件ALOHA可以预测事故的危害范围。GIS软件能够提供地理信息支持、具有强大的数据分析和储存功能,在应急救援领域中具有广泛的应用价值。本文结合ALOHA软件模拟危险化学品泄漏扩散功能,根据ALOHA软件模拟结果的特点,提供了一种将ALOHA软件模拟的结果输入到ArcMap中的方法,完成了危险化学品泄漏事故扩散范围在ArcMap软件中的可视化。     

厂区天然气泄漏扩散的数值模拟研究

根据危险性气体空间泄漏扩散的特点,对厂区天然气等危险性轻质气体泄漏扩散运动进行了数值模拟,着重研究了大气风向风速、泄漏射流方向和泄漏时间对危险性轻质气体(天然气)空间泄漏扩散浓度场和危险性区域的影响.其中大气主导风的风速对气体扩散浓度和扩散危险性区域有很大的影响,如等值线图模拟的条件下,在x方向上,风速v=0.5 m.s-1比v=5.0 m.s-1条件下危险性区域大155 m.     

基于FLUENT的含硫天然气泄漏数值模拟研究

为了研究天然气输送管道发生泄漏后气体的扩散规律,以长庆油田第五采气厂输送管道为研究对象,利用FLUENT软件进行数值计算。根据现场的实际情况,建立了数值模拟的物理模型,设置合理的边界条件,得到了不同风速下天然气扩散规律。结果表明:在静风条件下,气体的浓度和速度分布基本上呈对称分布。在风力的作用下,气体的浓度场向下风向发生了明显的偏斜,当风速为3 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方50 m处发生偏斜,当风速为5 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方35 m处发生偏斜,当风速为10 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方15 m处发生偏斜,而且随着风速的增大,射流偏离竖直方向角度也增大。同时风速越大,硫化氢对人体有危害的面积越小。     

中压燃气泄漏爆炸对地下空间安全韧性影响

地下空间中压燃气管线泄漏极易引发重大火灾爆炸事故。该文参考真实地下空间建筑结构建立物理模型,采用CFD模拟仿真计算用户端中压燃气泄漏扩散和空间爆炸情形,结合地下空间安全性能的特点,从韧性角度分析事故后果对地下空间安全性能的影响。研究认为,在设定的泄漏源和空间环境下,泄漏2和210 s是2个重要的临界时间点, 2 s时地下空间发生泄漏的熟食操作间内燃气浓度逐渐达到爆炸下限, 210 s时地下空间大厅区域燃气浓度逐渐达到可燃浓度下限。熟食操作间内燃气爆炸超压约为12 kPa,大厅顶部1.0 m厚度燃气爆炸超压约为24 kPa,前者对地下空间结构稳定性影响较小,后者对建筑物结构有一定损坏,空间对事故灾害的承受和吸收能力。地下空间商品耐火性差可能引发火灾事故,加深对空间安全韧性的影响。燃气泄漏爆炸事故影响地下空间的承受能力、吸收能力和恢复能力,据此提出燃气事故对地下空间安全韧性的表征曲线。认为空间安全韧性是燃气泄漏时长的函数,事故后果从形成危险域突变为爆炸、爆燃的关键是遇到点火源。事故后果越严重恢复时间越长、成本越高,恢复后空间性能优于事故之前。提出提升空间韧性的关键措施依次为及时关停泄漏源、强化通风避免形成可燃蒸气云、控制点火源、增设泄压面积、提高空间防火性能。     

集成灶液化石油气微量泄漏扩散规律

为了探究由集成灶内部微量泄漏导致的液化石油气(liquefied petroleum gas,LPG)积聚及燃爆风险,应用计算流体力学软件FLUENT,对集成灶LPG微量泄漏扩散过程进行数值模拟。根据LPG的爆炸极限确定LPG泄漏后集成灶内部的危险区域,模拟结果表明:集成灶内部的LPG浓度分布具有不均匀性;泄漏速率越快,最终危险区域占比越高;上层流场增加通风口将显著改善集成灶内部LPG积聚情况。模拟实验得到了集成灶内部LPG微量泄漏扩散规律,并分析了泄漏积聚的改善措施,为预防集成灶燃爆事故发生和结构的设计改进提供了参考依据。     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

FLUENT在丙烷泄漏扩散研究中的应用

应用FLUENT软件对某光纤企业丙烷泄漏后的扩散进行数值模拟,在设置边界条件及计算模型的前提下,探究丙烷扩散规律,得到泄漏后丙烷气体的速度、温度、密度、质量浓度等分布情况.结果显示,泄漏后丙烷气云速度由超声速变至亚声速,最后在距泄漏源较远处近似环境风速;在泄漏口垂直方向上,温度呈规律性变化,风口处变化最为明显,近地面温度变化缓慢,反之亦然;密度在泄漏源处可达1.49kg/m3,随着扩散逐渐接近空气密度;泄漏后大气中丙烷的含量从开始向周边先增大后减小,垂直方向上近地面丙烷含量较其他区更高.此结果可为该种易燃易爆气体的污染监控提供一定的理论依据.     

基于FLUENT的氯乙烯泄漏扩散特性数值模拟研究

氯乙烯意外泄漏扩散时,很容易造成人员伤亡和环境破坏。采用Fluent仿真软件对氯乙烯气体泄漏及其外流场进行数值模拟,分析环境风速对气体泄漏扩散的影响。研究发现:在无风条件下,氯乙烯气体泄漏后堆积在近地面,扩散缓慢,泄漏云团整体呈现圆形;当环境风速为2m/s时,氯乙烯气体在环境风、重力和初速度共同影响下,近地面形成了气体云团后,气云逐渐往下风向移动。云团扩大的同时,浓度不断稀释,云团整体呈现椭圆形。