液化天然气泄漏扩散数值模型分析

简述了常用的LNG泄漏扩散模型,分析了这些模型的优缺点及适用性,重点介绍了液化天然气泄漏扩散CFD模型公式,分析了应用大型LNG泄漏现场试验对LNG泄漏扩散CFD模型的验证数据.分析结果表明:同其他的模型相比,液化天然气泄漏扩散CFD数值模型具有更好的预测精度.     

Fluent模拟LNG泄漏扩散的有效性评价

为了评价通用CFD商业软件Fluent在液化天然气(LNG)泄漏扩散模拟上的适用性和有效性,借助于Coyote、Burro等液化天然气泄漏扩散试验数据,综合国外重气模型评价项目研究成果,设计了LNG泄漏扩散Fluent模拟有效性评价方法。先采用Fluent对LNG现场试验进行建模模拟;再将模拟结果与现场试验数据做偏差统计分析,最后将偏差统计值与判断标准及其他模型模拟的偏差统计值做比较,得出评价结果。评价结果表明:Fluent能有效地模拟预测LNG泄漏扩散危害浓度变化特征,且具有较好的预测精度,Fluent应用于LNG泄漏扩散风险评价有较高的可信性。     

浮式液化天然气生产储卸装置重气泄漏扩散模拟分析

为了研究浮式液化天然气（FLNG）生产储卸装置的甲板上部区域储罐发生泄漏后的扩散后果,建立了FLNG装置甲板上部区域的泄漏扩散模型,并利用计算流体力学（CFD）技术对其进行了液化天然气（LNG）重气泄漏的扩散模拟,得到了扩散后的区域影响结果,模拟结果满足重气扩散过程的堆积理论和低压卷吸理论．结果表明：该模型和模拟方法能够在一定程度上反映LNG泄漏扩散的真实物理情况,当离生活区最远储罐的前表面发生泄漏后,其泄漏范围不会扩散到生活区,对生活区没有影响;而当位于FLNG中部附近的储罐前表面发生泄漏后,在动力区建筑物的影响下,生活区背风处会形成低压空腔区,且该区域的LNG浓度较高．     

LNG船泄漏建模与火灾危险性分析

分别对发生在海平面以上及水下时液化天然气(LNG)船发生的泄漏进行动力学建模,得出了LNG船泄漏量、出流速度及泄漏质量流量与船体裂口位置的相关方程.针对裂口在海面以上的情况,根据一个算例对所建立的泄漏模型进行了验证分析,结果表明基于平均泄漏速率所得到的泄漏时间是比较准确的.对发生泄漏的LNG船进行了火灾及爆炸危险性分析...     

有毒重气体连续泄露扩散模拟与风险评估

基于计算流体力学(CFD)的重气扩散模型,以氯气为例,研究在风速和障碍物大小不同的情况下,氯气连续泄漏后扩散过程的运动特征与浓度分布信息,利用Unity3D软件进行扩散过程模拟.以毒性负荷浓度分布及变化特征为依据,可对扩散区域进行伤害等级划分,为泄漏事故发生时人员疏散和逃生路线提供优选方案支持.     

液化天然气泄漏扩散和池火灾害研究现状与展望

液化天然气(LNG)作为一种清洁能源在造福人类的同时带来了一些安全挑战。自20世纪克利夫兰发生了严重的LNG泄漏火灾事故并造成大量的人员伤亡以来,众多学者开始重视液化天然气安全问题,并展开工作分析LNG主要危害,研究LNG危害防护措施。本文介绍了LNG的危险特性并综述了20世纪克利夫兰事故发生后至今主要的LNG泄漏扩散和池火灾分析以及防护研究工作。LNG危害分析工作包含LNG泄漏源项、蒸气扩散以及池火灾等主要危害分析;LNG危害防护工作涉及堤堰防护LNG泄漏,利用水幕和高倍泡沫控制LNG气体和火灾灾害研究等;并建立了数值模型描述LNG泄漏及相关事故危害特性,为进一步研究LNG灾害和防护提供了理论基础。针对LNG池火灾事故的热辐射危害,其事故预防、危害分析及危害控制仍需深入开展研究。本文展望了今后LNG池火灾危害分析和利用堤堰及高倍泡沫进行危害防护研究的主要方向。     

液化天然气船水上泄漏事故源强计算方法

为更准确地计算液化天然气(LNG)船水上泄漏源强,研究了LNG船泄漏时LNG蒸发率、真空阀补气率、LNG泄漏率与货舱蒸汽压力变化间的相互作用机理,分析了货舱类型对泄漏源强的影响,给出改进的LNG船水上泄漏源强计算方法.结果表明:LNG船泄漏时货舱液面上方的压力会降低,从而影响实际泄漏速率,而且泄漏孔径越大,影响越严重;Membrane型货舱的泄漏源强特性与矩形舱较接近,Moss型货舱泄漏源强特性与矩形舱差别较大.     

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。     

基于欧拉双流体模型的风沙运动模拟

针对风沙运动的复杂性,基于N-S方程和标准k-ε湍流模型,利用CFD商业软件Fluent 6.3中的欧拉双流体模型,数值模拟了在不同摩阻风速、不同颗粒粒径下风沙流场随时间的变化情况,给出了风沙流达到稳定状态时所需的时间和给定空间位置上沙粒相体积分数的分布曲线.模拟的主要结果与已有的文献报道相一致,从而说明该模型可以用于风沙颗粒流体体系的动力学特性研究.     

基于Helmholtz速度分解的黏势流耦合方法

针对Navier-Stokes(N-S)方程,根据Helmholtz速度分解,将流场速度分解为势流部分和非势流部分,剥离势流部分后得到黏势流耦合的变形N-S方程.变形N-S方程求解的是非势流部分速度分量,其在远场的影响较弱,故较传统计算流体动力学(CFD)方法求解N-S方程计算区域小,计算效率较高.以圆柱绕流为例,势流部分速度分量采用解析解,并在OpenFOAM平台内实现了变形N-S方程的黏势流耦合计算.对不同雷诺数下圆柱绕流进行了计算模拟,并将耦合方法计算获得的流场中的速度、压力,与文献中的试验及传统CFD等计算的结果进行仔细比较和分析,相关结果吻合良好.研究表明,该方法适用于层流和湍流模型的计算模拟,为改善黏流计算效率提供了新的途径.     

基于CFD的潜液式液化天然气泵导叶设计

潜液式液化天然气(liquefied natural gas, LNG)泵工作时, 屏蔽电机和泵体全部浸没在低温液体中. 为减小泵的径向和轴向尺寸, 潜液式LNG泵采用了一种特殊结构的导叶. 在分析潜液式LNG泵导叶结构特点的基础上, 研究导叶进口喉部宽度和折转角对泵设计工况水力性能的影响. 首先, 设计不同几何参数的导叶, 并分别与同一叶轮进行匹配; 再通过ANSYS CFX软件, 采用标准k-ε湍流模型对各导叶分别进行全流场数值计算. 计算结果表明: 进口喉部宽度是潜液式LNG泵导叶的关键尺寸, 设计时需重点考虑; 进口喉部宽度存在最优值, 且最优值大于经验值; 进口折转角对泵扬程和效率影响较小. 因此, 设计导叶时可优先确定其他关键尺寸, 再通过调节进口折转角改善导叶的结构.     

液化天然气冷量的特性及在汽车制冷中的回收利用

对“绿色”汽车燃料———液化天然气 (LNG)具有的冷量及其影响因素进行了分析 .结果表明 :在不同系统压力下 ,随着环境温度的升高 ,LNG冷量不断增大 ;在同一环境温度下 ,随着系统压力的增大 ,LNG冷量迅速降低 ,当压力p大于 2MPa时 ,LNG冷量已经很小 .基于LNG冷量特性 ,首次提出将该冷量进行回收 ,用于汽车制冷 (如低温冷冻、冷藏或汽车空调 ) ,以替代传统的蒸汽压缩制冷装置 ,减少额外功的输入 ,从而节约大量的能源 ,同时还可以有效减少噪声污染 ,避免氟里昂制冷剂泄漏造成的臭氧层破坏及温室效应 ,有利于环境保护     

隧道内液化天然气管道泄漏爆炸过程的数值模拟

 为了解隧道内液化天然气(LNG)管道泄漏爆炸事故的发展规律,以某实际工程为例,运用计算流体动力学方法建立隧道内LNG管道泄漏爆炸模型,分别以3种不同的边界条件对LNG泄漏爆炸过程进行了数值模拟计算。针对隧道两端为固壁和设泄压结构2种情况下的爆炸过程,通过数值模拟得到了3种不同泄漏强度条件下隧道内LNG泄漏爆炸峰值超压情况,并以此为依据判定其破坏性。结果表明,隧道两端为固壁或设泄压结构时,在泄漏强度最小及最大2种情况下爆炸形式均为爆燃,会对隧道内设施产生较严重破坏;泄漏强度居中的情况下,则会发生爆燃转爆轰过程,破坏力极强,应避免此种情况的发生。     

大连LNG接收站站址比选

液化天然气（LNG）接收站是LNG产业链中至关重要的一环。作为LNG接收站建设的第一步,为站址选择合适的地理位置是至关重要的。LNG接收站站址的选择应重点考虑效益与规划、环境与安全之间的协调关系。大连LNG工程包括码头工程、LNG接收站工程和陆地输气管道工程三大部分,经过现场勘查和理论验证,最终选定新港和长兴岛两处位置作为备选方案。通过对比两处位置的港址建设条件（包括水陆域条件、与规划的关系、自然条件、外配套条件、工期和投资估算）以及外输管线方案的优缺点,最终选定大连新港为最优方案。     

我国进口液化天然气的海上运输船队

探讨了我国进口液化天然气(LNG)海上运输船队的组织，为我国进口LNG项目建立了合理的船队规划模型．一些文献中采用的船队规划模型在用单纯形法求解时得出构成船队的船舶数量为非整数而与实际情况不符，但采取圆整的方法又会带来较大误差．针对这种情况，在提出的新模型外层加入对船舶数量进行模矢搜索的方法，使得求解出的船队规划符合实际情况，得出了我国进口LNG船队的最优规划，为我国进口LNG项目的开展提供了参考．     

大型LNG接收站环境风险评估体系构建

LNG接收站的主要环境风险为介质污染,通过构建LNG接收站环境风险评估体系,从规划建设、周边环境、功能分区、运营管理、应急处置等5个维度筛选23项指标因素,运用G1模型为各项指标赋权,建立LNG接收站环境风险综合指数计算模型和评估准则。以广东省某LNG接收站为例,评估结果表明总体环境风险为一般等级,LNG储罐区环境风险达到较大等级,验证了本研究提出的LNG接收站环境风险评估体系及其计算模型具有较好的可操作性和有效性。     

液化天然气浮式生产储卸装置低温液货卸载参数的定量分析

基于海上液化天然气的浮式生产储卸装置,应用Aspen plus软件建立1∶1的物理及数学模型,模拟计算了其低温液货卸载的流程,结合模拟结果和动量及能量方程分析了影响海上天然气卸载的主要参数,着重研究液化天然气输送流量、管路高度差对泵压差和蒸发气体质量的影响.结果表明:随着液化天然气输送流量增加,泵压增大而蒸发气体质量先减小而后增大,并存在一个最为经济的设计流量值;管路高度差对低温软管液货卸载的影响明显.     

LNG泄露后果的预测模型

液化天然气（LNG）在全球的贸易额正在逐年增长,尤其是在中国能源进口贸易中已经成为继石油之后的主要能源产品,对于它的安全使用问题已经变得非常重要．针对LNG储存以及运输过程中可能导致的泄漏问题以及相关的安全问题,采用了计算流体力学为基础的计算机模型MTB,DEGADIS,FEM3A,并使用小规模的物理实验对模型进行检验,以达到精确和经济的预测结果．解决了传统实地物理模拟费用高昂,参数又难以控制的问题．在对物理模拟的难点进行了总结的基础上,提出了解决方案——超低速（ULS）风洞实验,并用于新一代的预测模型FEM3A的研究,以及预测模型的发展方向和实现方法——获得更高次的紊流闭合模型,并不断利用物理模拟对其进行检验修正．     

LNG独立C型液舱晃荡特性试验研究

与LNG运输船不同,LNG加注船的液舱会经常处于部分装载状态,故液舱晃荡问题必须予以考虑.由于目前LNG加注船主要采用独立C型液舱,针对该种形式液舱,使用模型试验,系统研究了不同载液高度、激励频率及激励幅值影响下的晃荡情况.讨论分析了其晃荡时自由液面的波形特征,对中间液深工况下,自由液面在舱顶的影响下出现的波形进行分类.通过对晃荡荷载的统计分析,发现产生最大荷载的激励频率与理论固有频率有所偏差,且该偏差会随着液位的升高而降低.此外,在荷载空间分布方面,载液高度为0.6 D_i(D_i为模型液舱直径)时,自由液面在封头处破碎严重,会对液舱封头上部产生较大冲击;而在0.8 D_i载液高度时,应充分考虑0.8f_n(f_n为理论固有频率)至1.2f_n激励区间内的顶部冲击荷载.