含硫天然气管道连续泄漏规律研究

为了预测含硫天然气泄漏后危险气体的扩散距离和危险区域的面积,以中国石油长庆油田第五采气厂输送管线为例,结合当地的实际环境,根据高斯烟羽模型选择适合于含硫天然气连续泄漏的控制参数,开展了含硫天然气在不同泄漏量、大气环境、地面粗糙度条件下连续泄漏的数值模拟研究,得出了相应的下风向扩散距离及其危害面积。结果表明:不同的条件下,天然气扩散的距离和面积不同。泄漏量越大,天然气扩散的距离和危害面积也越大,H2S的危险区域的面积也越大;大气稳定性越高,扩散距离和危害面积越大;地面粗糙度越大,扩散距离和危害面积越小。模拟结果可为人员疏散方案及应急救援预案制定提供理论依据和技术指导。     

厂房内液体化学品泄漏相变扩散数值模拟

针对有限空间中易发生相变的液体化学品意外泄漏的情况,运用Fluent软件对其泄漏扩散进行数值模拟。湍流模型选用RNGk-ε模型,考虑液体发生相变时的蒸发潜热,分析了不同时刻的危害区域范围,数值预测其在有限空间的温度场、速度场及浓度场的时空分布。结果表明,在风的下游和地面附近化学品浓度较高,并且液体蒸发相变导致温度降低,化学品浓度越高,温度越低;液体蒸发相变是一个渐变过程,在刚开始泄漏时空间气相质量浓度较低,随时间继续气相质量浓度逐渐升高,并且在水平和垂直方向其扩散呈不同特点。     

基于FLUENT的天然气管道微量泄漏数值模拟

为了降低天然气管道泄漏对环境造成的危害,采用FLUENT软件对高压天然气管道微量泄漏后甲烷扩散特性进行数值模拟,模拟了非稳态时甲烷浓度分布情况;探究不同管道压力和泄漏方式以及不同时间下天然气泄漏扩散过程的变化规律,并通过甲烷浓度分布图分析天然气的扩散特性和区域。结果表明:管内压力越大,甲烷扩散区域越大;泄漏方式为细缝泄漏时,扩散范围就相对小孔泄漏较大;甲烷泄漏出去的扩散浓度变化在前几分钟内就已达到稳定。     

煤炭地下气化煤气扩散规律数值模拟研究

对煤炭地下气化原理,气体扩散原理进行分析,以计算流体动力学软件(CFD)为基础,模拟分析CO在不同泄漏速度、不同通风速度的情况下在巷道中的体积分数,得出随着泄漏速度的增大,煤气中毒性增大,发生煤气爆炸的可能性也逐渐增高;随着风速的加大,危险区域会逐渐向下风向和靠近泄漏口一侧偏移的扩散规律。当发生煤气泄漏应采取加大通风来稀释煤气浓度,保证人员安全的措施。     

液氨泄漏事故的污染扩散研究

氨气通常采用常温高压或低温加压的方式液化储存,而液氨具有特殊毒性和影响,为了了解液氨泄漏扩散时的范围和影响,通过某案例的背景资料利用高斯烟羽模型对液氨连续泄漏源进行建模,利用MATLAB软件对模型进行模拟,定量分析液氨泄漏扩散全过程.经计算可得,对于假定发生的泄漏事故,重伤半径为53m,刺激半径为200m,以车间最高允许浓度(MAC)为毒性终点,该液氨泄漏事故的影响距离为278m,这对制定及时有效的防灾对策,减少人员伤亡和降低环境污染危害具有重要的现实意义.     

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。     

平坦地区含硫化氢集输管道的泄漏扩散模拟

针对管道中天然气的泄漏,尤其是含硫集输管道的泄漏将对周围环境造成极大的威胁,对平坦地区含硫化氢天然气管道泄漏扩散进行了数值模拟。模拟分析发现：静风条件下,天然气在大气中自由扩散稳定后,压力、速度和浓度分布基本对称,喷口附近、喷口垂直向上区域以及接近地面区域的硫化氢浓度很高,属于高危险区域;有风条件下,气体扩散范围增大,风不仅对污染物起输送作用,还起稀释扩散作用,但在地面附近影响效果并不明显,而随高度的增加,其效果将不断增强;在无风情况下,喷射区域基本在泄漏口正上方,而有风时,喷射区域发生弯曲;危险区域随着风速的增大而减小,静风时,其范围最大。模拟得出天然气管道泄漏点外扩散的规律能够为实际安全生产和应急抢险提供较好的参考依据。     

自然通风条件下室内CO2扩散浓度变化的数值模拟

探究室内危险性气体泄漏后的扩散特性及危害区域的影响,采用CFD软件FLUENT对室内自然通风条件下CO2连续泄漏扩散浓度的变化过程进行了数值模拟,研究CO2扩散过程的浓度场分布和危害区域变化规律,并比较CO2连续泄漏的风洞实验结果与数值模拟结果。结果表明:CO2在重力的作用下,泄漏后向空间的下方扩散,形成气体积聚,浓度逐渐延长,梯度变化较大,出现分层现象,并形成危害区域。随着时间的延长,室内各点的浓度增加,危害区域逐渐变大,并向上方移动;实验数据和模拟结果吻合较好,证明FLUENT可以较准确地模拟室内CO2的扩散过程。     

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。     

丙烷气体连续泄漏扩散危害区域预测

比较目前应用较多的泄漏扩散模型的适用性,采用平板模型对丙烷气体连续泄漏进行模拟计算,求得平均风速条件下,泄漏源下风向52.35m的扩散区域内,丙烷气体将对车间人员产生不同程度的健康危害;静风条件下,泄漏源下风向约11.98m的区域内,丙烷气体达到爆炸浓度下限,若有火源易发生气团爆炸.分析结果可为使用丙烷气体的企业预测丙烷泄漏后对不同范围内的人员造成的危害程度提供参考.     

基于PHAST的化工园区液氨泄漏后果模拟分析研究

为了保障化工区的生产安全以及员工的生命财产安全,利用挪威船级社的PHAST软件,建立数学物理模型,通过设定不同的事故情境、气候条件、泄漏管道的直径、泄漏时间、地面粗糙程度等因素对化工园区液氨泄漏后果进行模拟分析,获得液氨泄漏后园区气体扩散中毒与死亡情况、喷射火影响范围、早起爆炸影响等模拟结果。该分析结果将直观地展示液氨泄漏后的影响范围、危险程度,可为企业事故现场员工自救,为企业进行事故控制、采取安全措施提供帮助。     

孔隙率对埋地超临界CO2管道泄漏扩散的影响

长输管道中的超临界CO2流体一旦发生泄漏并扩散到周围环境中,将会造成极大的经济损失并对生命体构成潜在的生理危害。文章针对不同土壤孔隙率下埋地超临界CO2管道发生小孔泄漏初期的扩散规律展开研究。根据我国土壤特点选用0.35、0.45、0.55、0.65四种孔隙率,结合我国国内某油田超临界CO2埋地管道的输送工况参数,依据相关的基础理论建立三维土壤-管道模型,使用FLUENT专业模拟软件,模拟埋地CO2管道发生泄漏初期CO2在不同孔隙率的土壤中扩散情况,通过分析计算得到其以均匀扩散为主的扩散规律。以所选最大孔隙率为例,以5%为CO2危险浓度,确定以泄漏口为中心的2 m范围内的地表为危险区域,相关结论为施工人员提供技术参考。     

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。     

土壤大气耦合的燃气泄漏扩散数值模拟

城市燃气管网大多埋于地下,存在很多难以探测的微小泄漏,是城市公共安全的隐患。该文面向城市地下燃气管网泄漏探测和评估的需求,针对土壤和大气中燃气扩散规律的不同,在OpenFOAM中对不同的控制方程分别进行求解,并通过地面的传质通量将土壤和大气中的扩散过程进行耦合。研究泄漏量对压强和浓度分布的影响、地面对流传质系数对浓度分布和地面传质通量的影响,计算泄漏燃气在城市街道峡谷中的分布情况。结果表明:地面传质通量分布对街道峡谷中的甲烷浓度分布影响很小,为埋地燃气管道泄漏的探测和评估提供了参考和依据。     

CALPUFF在复杂地形条件下的近场大气扩散模拟研究

利用在湖南省丘陵河谷地区开展的高时空分辨率大气扩散综合实验资料, 研究美国国家环保局(USEPA)推荐的导则模式CALPUFF (California Puff Model)在复杂地形条件下近场应用的适用性。采用不同时间分辨率的诊断风场和不同扩散参数计算方案, 模拟不同气象条件下的近场地面浓度分布。通过与示踪实验实测采样浓度对比分析, 得到: 采用实测湍流廓线资料计算扩散参数能够较好地模拟近场浓度分布; 将实测湍流速度标准差与稳定度参数的拟合关系替代CALPUFF默认的湍流参数化方案, 能够改进默认相似性理论方案的模拟结果; 风速较大、风向稳定时, 模拟结果对风场的时间分辨率和扩散参数计算方案的敏感性较弱; 风速较小、风向多变时, 需采用逐10 min风场模拟地面浓度场分布, 且实测湍流方案模拟结果相较于相似性理论方案模拟值偏大, 并更接近实测值。总之, 采用逐时风场和实测湍流方案, 或逐10 min风场和修正后的相似性理论方案的CALPUFF模式能较好地模拟研究区域复杂地形的近场峰值浓度。     

CALPUFF在复杂地形条件下的近场大气扩散模拟研究

利用在湖南省丘陵河谷地区开展的高时空分辨率大气扩散综合实验资料,研究美国国家环保局(USEPA)推荐的导则模式CALPUFF(California Puff Model)在复杂地形条件下近场应用的适用性。采用不同时间分辨率的诊断风场和不同扩散参数计算方案,模拟不同气象条件下的近场地面浓度分布。通过与示踪实验实测采样浓度对比分析,得到:采用实测湍流廓线资料计算扩散参数能够较好地模拟近场浓度分布;将实测湍流速度标准差与稳定度参数的拟合关系替代CALPUFF默认的湍流参数化方案,能够改进默认相似性理论方案的模拟结果;风速较大、风向稳定时,模拟结果对风场的时间分辨率和扩散参数计算方案的敏感性较弱;风速较小、风向多变时,需采用逐10 min风场模拟地面浓度场分布,且实测湍流方案模拟结果相较于相似性理论方案模拟值偏大,并更接近实测值。总之,采用逐时风场和实测湍流方案,或逐10 min风场和修正后的相似性理论方案的CALPUFF模式能较好地模拟研究区域复杂地形的近场峰值浓度。     

不同气象条件小区通风与污染物扩散模拟

利用三维微尺度气象模拟软件ENVI-met,对广州市海珠区中山大学小区冬夏季水平和垂直流场特征以及污染物扩散情况进行了模拟研究,并通过实地观测CO质量浓度进一步检验了模拟结果。研究表明,ENVI-met适用于模拟街区尺度近地面污染物的分布特征,研究区域内存在角隅大风、气流爬坡滑坡及回流等显著特征,由此造成的污染物在不同区域和高度形成高低质量浓度区。当来流与街道峡谷平行时,在风速辐合区形成污染物高值区;当来流与街道峡谷垂直时,存在2种情况:对于独立建筑物和上风向建筑低于下风向建筑的街道,存在与来流反方向风分量,导致街道背风一侧为污染物高值区;而对于上风向建筑物高于下风向建筑物的街道,低层气流方向相同,街道中东部为高污染区。街谷中垂直扩散效率,上风向建筑物低的路段最好,其次为上风向建筑高的路段,独立建筑物的路段最差。研究结果对于城市小区的规划设计布局具有实际借鉴意义。     

苯储罐泄漏事故的仿真研究

为了解决化工企业中常见的危险化学品泄漏问题,以河南神马尼龙化工厂苯储罐区为例,在3个基本假设条件下,运用重气扩散模型和湍流模型,对苯储罐泄漏事故过程进行模拟和浓度云图分析,从而进行安全区域判定.研究结果表明,苯泄漏后在事故源方向沿下风向形成烟团扩散带,处于混合层的烟羽则会以相等的速率向垂直和水平方向扩散;对与不同风速下的泄漏情况,应采取相应的防护措施.研究结果实现了可视化仿真和现场数据管理功能,为处理苯泄漏事故提供了技术支持.