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.     

无约束气云爆炸热辐射伤害效应研究

为了准确预测无约束气云爆炸产生的热辐射伤害效应,利用计算流体力学技术对无约束空间内甲烷与空气预混气云爆炸的非稳态流场进行了数值计算,得到了气云爆炸热辐射伤害效应的分布规律及伤害半径确定方法.研究结果表明:热剂量峰值与气云的质量有关,随距离呈指数衰减规律.与同质量凝聚相炸药相比,气云爆炸的热伤害效应范围更大,热剂量随距离的衰减更缓慢.     

基于平板-高斯烟羽模型的海上重气泄漏事故研究

设计海上重气平板-高斯烟羽扩散模型,其中平板模型用在重气沉降阶段,高斯烟羽模型用在重气湍流扩散阶段,并设计虚拟源将两者结合.同时,对海洋环境下的模型参数进行优化,包括风速、泄漏源有效高度以及扩散参数等,将调整后的参数输入模型,对事故区域重气浓度定量可视化.结果表明,事故点处,重气以8 m/s的风速向东北方向扩散;在下风向98 m处等浓度曲线以内为爆炸限度;在转折点31 m处,两模型衔接基本吻合.经专家实地检测,以(100m,0.0025 kg/m~3)为校正点,校正后的模型仿真与当时扩散浓度点基本吻合.因此,该模型可对重气泄漏扩散浓度区域可视化,并为之后应急救援等提供技术支撑.     

乙烯球罐区多源泄漏爆炸数值仿真

储罐是储存石油化工产物的重要组成部分,使用年限增长导致罐体腐蚀损耗或人为不当操作等原因可能引发危险化学物质泄漏。为研究球罐区乙烯气体泄漏爆炸发展规律,使用CFD软件FLACS对西安市某能源化工厂中的乙烯罐区泄漏爆炸事故危害进行了定量评估,还原了罐区内乙烯气体单源及多源泄漏场景,并将泄漏所产生的不规则气云耦合进该软件的气体爆炸模块,设置火源进行气体爆炸模拟,得到其爆炸超压对各储罐的影响。研究表明:泄漏产生的可燃性气云大部分浓度较低,且该部分气体流速较慢;多源泄漏不同射流气体间通过卷吸及直接碰撞相互影响,减慢了泄漏气体的扩散,当泄漏源间距较大时,该影响可忽略不计;单源泄漏发生爆炸产生的爆炸超压仅为1.63～6.87 KPa,多源泄漏发生爆炸时超压显著增大,为1.98～20.37 KPa.该研究对罐区的安全管理及事故预防具有一定的指导意义。     

天然气储罐泄漏扩散的影响因素及危害性

天然气储罐一旦发生泄漏后,会对人体及周围造成损害,以西安天然气厂作为对象,针对泄漏扩散、火灾爆炸主要的事故类型等,从分析影响天然气泄漏的因素出发,通过高斯烟羽模型和TNT当量法,计算天然气储罐一旦发生泄漏,产生的危害范围。研究认为参照天然气爆炸上下限以及人可接触浓度阈值三个值为分界点,距离泄漏源下风向313 m,甲烷浓度达到了对人体有害的阈值,距离泄漏源下风向135 m处,天然气浓度处于爆炸下限,以爆炸源为中心,距其440 m以内的范围属于死亡区。高斯烟雨模型极大程度的考虑了影响扩散的因素,TNT当量法是计算爆炸能量的通用方法,得到的计算具有很高的合理度,可作为气体泄漏扩散危害的计算工具。     

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.     

基于虚拟点的反应流Navier-Stokes特征边界条件及其应用

针对通风条件下大尺度加氢站事故模拟,从一维局部无黏特征分析出发,发展了使用虚拟点的三维反应流Navier-Stokes无反射特征边界条件,通过引入横向项和化学反应源项,有效消除了火焰面、亚声速流场与计算域边界相互作用时产生的非物理反射,实现了计算域边界处通风条件的无反射施加,提高了开放空间数值模拟的计算效率.通过开展51 m×51 m×10 m加氢站中长管拖车、加注机意外氢气泄漏扩散的数值模拟,给出了多种风况下可燃气云扩散结果,探究了通风条件及复杂环境对可燃气云发展规律的影响,对潜在危险区域进行了定量分析,并选取最危险氢气泄漏扩散结果开展高度非均匀气云爆炸的数值模拟,对不同设备处接收的超压和冲量进行了定量转化,完成了加氢站典型事故的风险评估.     

海底管道SSIV设置研究

针对海底管道水下隔离阀系统(SSIV)设置成本过高而存在的设置必要性问题,建立基于定量后果分析的SSIV评估系统.基于历史数据库研究海洋立管和海底管道的泄漏频率,通过实验与经验模型进行对比确定气池直径的计算方法,并运用PHAST软件计算火灾事故后果,用自主开发软件定量计算水下油气泄漏扩散后果；在此基础上对火灾爆炸事故后...     

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。     

毒性重气瞬时泄漏扩散过程CFD模拟与风险分析

应用以计算流体动力学(CFD)为依据的毒性重气扩散模型,以氯气为例,结合具体释放场景,计算得到氯气瞬时泄漏后在不同风速情况下扩散过程的运动特征与浓度时空分布信息;进而根据英国卫生安全执行局毒负荷模型计算得到毒负荷云图;以浓度和毒负荷场分布及变化特征为依据,对伤害等级区域进行划分,对风险进行了动态分析.研究结果表明利用该扩散模型计算的数据能定性和定量地动态分析毒性重气扩散过程的近场风险.     

油田轻烃储罐的蒸气云爆炸后果模拟

轻烃是油田中常见的一种危险化学品,其储罐的失效泄漏可能导致多种严重后果,造成重大的人员伤亡和财产损失.分析了轻烃储罐泄漏和泄漏后发生蒸气云爆炸事故的特点,采用TNT当量法对某油田轻烃储罐发生蒸气云爆炸的后果进行计算,得到伤害区面积与泄漏时间的关系及不同泄漏时间、泄孔面积所对应的伤害半径.对计算结果进行讨论,并提出了降低事故损失的建议.     

温度对柴油蒸气云扩散及爆炸极限的影响

运用专门设计的实验装置,检测柴油在不同油温、不同环境温度下的蒸发量。定量分析柴油蒸气云浓度在不同高度的分布情况,研究柴油蒸气云浓度与挥发量、柴油蒸气云爆炸极限与环境温度之间的关系和柴油泄漏后形成蒸气云扩散的规律。分析生成爆炸性蒸气云的相关条件,依据实验数据,推导出柴油蒸气云浓度与挥发量之间、柴油挥发量和柴油蒸气云浓度达到爆炸极限的时间与温度之间的函数关系。     

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。     

基于瞬变流和故障检测的管线泄漏监测试验分析

根据动态系统分布参数模型的故障检测与诊断技术思想,结合管道流动的水力瞬变模型与适用于时变非线性系统的故障检测滤波器——扩展卡尔曼滤波算法,探讨了海底管道泄漏监测与定位技术.增广的状态向量包含管段各点的压力、流量和泄漏尺寸,进出口压力和流量4个参数组合成系统输入和输出向量,以卡尔曼增益阵修正由特征线结合差分法求解瞬变流离散方程得到的状态预测值,从而利用"新息"得出更准确的状态估计.在泄漏发生伊始即探测出异常,并给出泄漏发生时刻.基于压力梯度线性的假设计算泄漏位置,对一段试验水管的进出口压力流量测量序列进行上述分析,得出了与实际相当吻合的结果,初步验证了方法的有效性.     

基于云理论的评估模型和方法

提出一种基于云理论的评估方法,首先利用程度分析法量化定性标度,并在此基础上建立评估标准的云模型.随后根据底层指标的实测值和专家评分计算云参数,并结合指标权重逐层向上进行云运算,得到评估样本的云参数.基于此生成大量样本点,代入评估标准的正向云发生器中计算确定度均值,作为最终评级的依据.相比之下,取评估样本期望计算确定度的方法没有考虑评估的不确定性,当评估不确定性较强时可能导致确定度的计算结果失真.最后以斜拉索耐久性评估为例,验证了方法的有效性和可操作性,为解决评估问题提供了一种更科学的手段.     

重型矿用汽车多参数动力性换挡规律

基于矿用汽车载荷变化大、行驶环境多变、油门变化频繁的特点,依据重载爬坡和轻载下坡的典型工况,制定了重型矿用汽车多参数动力性换挡策略.利用函数叠加法建立康明斯QSL-FR91674型发动机全特性曲线,得到不同油门开度情况下发动机输出转速与输出转矩的表达式.根据发动机输出动力特性,计算得到3550型矿用汽车车速、油门开度和加速度三参数动力性换挡规律.再结合道路状况识别方法、车辆载荷、驾驶员操作意图,针对轻载下坡和重载爬坡工况,修正得到重型矿用汽车多参数动力性换挡规律.在Maplesim中建立换挡模型,通过仿真计算,得到修正前后车辆轻载下坡路况时挡位和车速变化曲线,后者避免了不必要的换挡,保证了车辆的动力性能.     

典型气象条件筛选及其在危险化学品事故泄漏大气污染预案管理中的应用

依据影响大气污染扩散的主要气象参数,选用两个独立变量,即风速、地面气温以及一个综合变量:大气稳定度为主要依据,采用5年常规气象资料,筛选和确定研究区域15类典型气象条件.采用扩散模型、火灾爆炸模型模拟计算3个风险源6个事故案例在不同典型气象条件下对周边人员的伤害半径.并将计算结果编制成事故风险档案库,成为危险化学品事故泄漏大气污染预案的重要组成部分.这将有利于决策者在发生事故时,快速获取各种事故情景人员伤害范围的初步信息,在第一时间为应急决策提供重要的参考数据.     

重型矿用汽车多参数动力性换挡规律

基于矿用汽车载荷变化大、行驶环境多变、油门变化频繁的特点，依据重载爬坡和轻载下坡的典型工况，制定了重型矿用汽车多参数动力性换挡策略.利用函数叠加法建立康明斯QSL-FR91674型发动机全特性曲线，得到不同油门开度情况下发动机输出转速与输出转矩的表达式.根据发动机输出动力特性，计算得到3550型矿用汽车车速、油门开度和加速度三参数动力性换挡规律.再结合道路状况识别方法、车辆载荷、驾驶员操作意图，针对轻载下坡和重载爬坡工况，修正得到重型矿用汽车多参数动力性换挡规律.在Maplesim中建立换挡模型，通过仿真计算，得到修正前后车辆轻载下坡路况时挡位和车速变化曲线，后者避免了不必要的换挡，保证了车辆的动力性能.     

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。