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。     

危险重气扩散的控制与仿真

在烟羽轨迹理论的基础上模拟了乙烯和氨气的扩散并进行了修正。在重气烟羽运动的过程中,除了考虑把温度、密度、比热作为变量外,对烟羽扩散的风速、气体密度、通风速度的影响也进行了仿真。仿真在一组发展已十分成熟的经验方程的基础上进行,并从理论和实验方面对其进行验证。实验控制通风速度的方法是在释放气体的同时注入热空气,从而模拟通风速度在烟羽扩散中的作用。研究表明通风速度对扩散的影响非常显著,可以用于降低由于可燃及毒性气体的大量意外泄漏而造成的危险。     

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。     

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。     

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.     

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。     

狭长密闭空间高硫天然气泄漏组合控制效果研究

为研究底板排气、通风及挡烟垂壁对狭长密闭空间高硫天然气泄漏控制效果,利用ANSYS Fluent 19.2软件模拟多种工况下硫化氢摩尔含量为5%的高硫天然气持续泄漏60 s后硫化氢及甲烷分布特征。分析底板排气速度、通风风速及挡烟垂壁下垂高度对泄漏高硫天然气分布影响规律。结果表明：增设挡烟垂壁使泄漏高硫天然气形成涡流,挡烟垂壁下垂高度应设置为0.5 m;当底板排气速度为4.0 m/s,采用0.63 m/s通风能将泄漏高硫天然气限制在泄漏口所在挡烟垂壁区间,为最优组合;通风及底板排气系统能在高硫天然气云团表面形成空气膜,可防止高硫天然气大范围扩散。     

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。     

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。     

水下油气水平释放与垂直释放时扩散规律的比较

为了比较油气水平释放及垂直释放时的扩散规律,利用Gambit软件,建立水槽模型,在FLUENT中进行溢油后油气扩散的模拟,分析了不同泄漏方向及不同泄漏速度下油气的扩散规律与分布情况。模拟结果表明:油气分别在水平泄漏和垂直泄漏后的运动轨迹不同,前者呈J形,后者呈S形;水平泄漏的扩散范围相比垂直泄漏的扩散范围大,垂直泄漏到达水面需要的时间较短;泄漏速度越大,油气扩散的速度就越快,污染的范围就越广。     

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。     

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。     

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。     

基于Fluent软件的氨气泄漏扩散研究

本文基于Fluent软件对于氨气储罐的泄漏进行模拟,研究在不同风速、不同风向以及设置障碍物下对氨气扩散的影响.研究表明,氨气在自然扩散时呈蒲扇形沿着风向扩散;风速越大氨气在水平风速方向上扩散距离越远,污染范围也越大;风向与氨气泄漏口位置水平垂直时,氨气首先垂直于风向扩散一定距离,然后再沿水平风向扩散;障碍物对氨气的扩散速度和范围具有阻碍作用.     

船舱CO2泄漏模拟分析

基于计算流体力学对船舱CO2泄漏扩散进行模拟,探究了泄漏速度、阻碍物高度和倾斜角对泄漏扩散的影响.结果表明:CO2泄漏速度越大,向船舱底部沉积愈明显,气体扩散的范围越大,人逃生时间越短;增加阻碍物的高度可显著增加对船舱CO2泄漏的阻碍作用;向左倾斜45°的阻碍物阻碍效果最佳,向右倾斜45°的阻碍物,下风向高浓度CO2区域最大,人员逃生越困难.模拟结果可为船舱CO2泄露事故预防提供参考.     

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.     

环境因素对液氧泄漏扩散过程影响的数值研究

针对低温液氧推进剂在运输、储存、加注过程中可能发生泄漏的问题,开展了数值模拟研究。采用Mixture多相流模型,考虑气液两相间的滑移速度和水蒸气的相变,对液氧泄漏后地面液池、氧气浓度场和温度场的变化过程,以及环境温度、大气压力、风速等因素对液氧泄漏扩散过程的影响规律进行了研究。结果表明:液氧泄漏约35 s后,流场达到准稳定状态,液池、温度场、浓度场的分布基本不变;环境温度从278 K升高到308 K时,促进了液氧吸热蒸发的过程,地面附近最大氧气体积分数从44.71%升高到47.1%;风速从0 m/s增加到10 m/s时,加快了氧气团稀释扩散的速度,低温伤害范围从175.4 m~2缩小到32.81 m~2,危险浓度区域从257.0 m~2缩小到50.70 m~2;大气压力从0.09 MPa升高到0.1 MPa时,低温伤害范围最远距离从26.5 m缩短到20.05 m,危险浓度区域最远距离从38.81 m缩短到30.82 m;大气相对湿度从20%提高到100%时,抑制了氧气团的稀释扩散,危险浓度区域最远距离从37.67 m增加到39.24 m。此项研究对后续液氧试验的开展提供了理论支撑,对液氧泄漏事故的应急处理具有指导意义。     

综合管廊燃气独立舱室通风系统安全性分析

为了确保燃气管道能安全入驻安全管廊,通过CFD软件模拟出中压0.2MPa及0.4MPa下,不同通风换气次数下燃气泄漏的扩散情况和通风情况,根据计算结果,分析出不同燃气压力与通风换气次数下(未能关闭分区阀门的特殊工况)燃气泄漏扩散的规律,燃气舱内燃气泄漏扩散与时间的关系,并给出合理的抢险施工建议。     

SLAB View在化学事故应急救援中的应用研究

本文对SLAB模型及SLAB View软件在化学泄漏事故应急救援中的应用进行了分析讨论,以江苏淮安段＂3.29＂液氯泄漏事故为例,对危险化学品的扩散过程及危害范围进行了模拟研究。     

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。