温湿度梯度耦合作用下室内燃气泄漏模拟研究

以非平衡统计热力学和不可逆热力学为理论依据,建立温度梯度和湿度梯度耦合情况下扩散模型,结合受限空间内燃气泄漏扩散模型,建立多因素耦合作用下燃气泄漏扩散数学模型,并运用Matlab软件对室内燃气扩散过程进行了模拟分析。通过分析得到了温度和湿度梯度对燃气泄漏扩散的影响规律以及耦合作用下对燃气泄漏扩散的影响规律。研究结果将为燃气扩散规律的研究及事故发生时人员及时安全的进行撤离提供参考。     

燃气连续性泄漏扩散规律的研究

燃气的泄漏和扩散会对人员和环境造成极大的危害,为此,利用CFD方法对燃气连续性泄漏后的扩散现象进行了数值模拟.以丙烷为例,着重研究了障碍物宽度、燃气泄漏速度、风速、泄漏源与障碍物的距离等因素对燃气的扩散过程的影响.在大量数值模拟数据的基础上,经分析得到了燃气在扩散过程中遇障碍物阻挡时的分布规律.     

燃气管道非稳态泄漏及扩散的模拟

为了得到准确可靠的燃气泄漏扩散规律及事故的危险范围,基于对燃气管道实际泄漏过程特点的分析,结合湍流扩散微分方程,分别建立了非稳态泄漏及扩散模型,并分析了其求解过程.以实例为基础,讨论并分析了泄漏相对孔径、气源切断时间、风速、扩散距离以及大气稳定度等对泄漏扩散浓度范围的影响.同时,针对泄漏扩散的中毒、火灾爆炸事故可能性危险范围给予了讨论和分析.研究结果将为控制和降低燃气泄漏事故的危害性提供理论参考.     

燃气管道泄漏原因及扩散影响因素分析

通过燃气管道泄漏原因及燃气泄漏扩散影响因素的分析,针对燃气泄漏事故提出防范措施,对于减少火灾和爆炸事故危害具有重要的意义.本文分别从人为管理和设备设施方面总结了燃气管道系统泄漏的原因,通过建立燃气泄漏数学模型,对泄漏过程采用数值模拟分析的手段,分别从气体泄漏条件、气体种类和外界风场三个方面得出燃气泄漏后浓度场的变化规律,并结合泄漏扩散规律为预防燃气管道泄漏事故提出了消除爆炸必要条件、合理规范燃气设施和加强安全用气宣传等一些有效措施.     

土壤大气耦合埋地管道泄漏扩散的数值分析

城市燃气管网多为埋地敷设,给探测微小泄漏带来了困难,而燃气泄漏后容易发生中毒、火灾、爆炸等恶性事故,给城市公共安全带来隐患。针对管网分层筑土和不分层筑土两种回填方式建立计算模型,并针对土壤和大气环境中燃气扩散规律的不同建立不同的物理对流扩散模型;基于非稳态泄漏模型,以CFD软件为基础,分析燃气在土壤中扩散时进行单独求解,分析燃气在大气中扩散时进行土壤和大气耦合求解。研究回填筑土方式对燃气在土壤和大气中扩散规律的影响。结果表明,低、中浓度燃气通过分层交界面时会发生延迟扩散,并产生拐点,通过分层交界面后扩散速率加快,泄漏时间大于100 s时燃气在分层筑土中的扩散速率均高于不分层筑土中的扩散速率;分层筑土时,CH4在大气中迎风横向和顺风向的扩散速率相差不多,泄漏100 s后纵向扩散速率大于不分层筑土时的纵向扩散速率,且惯性阻力系数越大,扩散越快。     

室内燃气报警器的安装位置优化

燃气属于易燃易爆的危险性气体,当在室内有限空间发生泄漏时,会带来相当严重的后果。针对燃气泄漏扩散的特点,利用 Gambit建立室内燃气灶喷嘴处气体泄漏扩散的物理模型,并结合 CFD 流体动力学软件FLUENT模拟了燃气连续泄漏的扩散过程。对燃气在一定温度梯度、不同湿度条件下的扩散效果进行了对比,并监测了指定安装区域内不同安装点处的浓度,以期达到优化报警器安装位置的目的。结果表明,室内空气的相对湿度和安装位置是影响报警时间的关键因素;在相同安装点,当空气相对湿度增加15%时,报警时间延迟近6 s;在一定的空气相对湿度下,报警器距离泄漏口水平位置增加1 m,报警时间滞后4 s。     

室内燃气稳态泄漏数值模拟

针对室内燃气在有限空间内泄漏不易扩散的特点, 分析风速对室内燃气泄漏扩散的影响, 建立了室内燃气管道泄漏的模型。采用计算流体力学软件, 对天然气、 液化石油气等两种室内燃气进行稳态泄漏过程的数值模拟。在风速分别为1m / s和3m / s , 泄漏时间分别为1 0、 6 0、 1 2 0s和2 4 0s的条件下, 考察了两种气体的体积分数。结果表明, 风速能够加速室内燃气的扩散; 泄漏的液化石油气更容易发生堆积, 形成爆炸危险区域。研究结果可为燃气泄漏事故的处理提供理论依据。     

城镇燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟

城镇燃气管道的分布区域人口及建筑众多,燃气管道一旦发生泄漏,将有可能造成重大的财产损失 甚至人员伤亡。因此,为了量化城镇燃气泄露危害,针对管道不同的破坏情况及气源建立了燃气泄漏各种源模型以 及扩散模型,并且建立了燃气管线动态泄漏扩散模型及伤害性危险范围。对第三方破坏所造成的城镇燃气管道泄 漏模型进行了模拟,采用CFD技术对管道泄漏燃气的扩散进行模拟研究,获得了泄漏气体的扩散数值模拟结果,为 城镇燃气管道安全运行提供了理论依据。     

城市燃气泄漏强度计算模型的探讨

对城市燃气泄漏强度的计算模型进行了探讨,分析了适合不同泄漏模型的泄漏强度的数值计算模式。通过实例对三种常用的城市燃气在低压和临界或超临界工况下泄漏强度与泄漏口大小、泄漏压力的关系进行了计算与分析。对于合理选择燃气泄漏后泄漏强度的估算模型以及研究燃气泄漏扩散及泄漏事故风险评价分析具有重要指导意义。     

城市燃气泄漏强度计算模型的探讨

对城市燃气泄漏强度的计算模型进行了探讨,分析了适合不同泄漏模型的泄漏强度的数值计算模式。通过实例对三种常用的城市燃气在低压和临界或超临界工况下泄漏强度与泄漏口大小、泄漏压力的关系进行了计算与分析。对于合理选择燃气泄漏后泄漏强度的估算模型以及研究燃气泄漏扩散及泄漏事故风险评价分析具有重要指导意义。     

燃气管线动态泄漏扩散的危险性分析

通过对燃气管线动态泄漏过程的分析,建立了动态泄漏率计算模型。以湍流扩散微分方程为基础,根据动态泄漏率不定常的特点,建立了燃气管线动态泄漏扩散模型。讨论分析了火灾爆炸的可能性危险范围和伤害性危险范围的参考标准和计算方法。在实际应用的基础上,对各种危险范围给予了讨论和分析,并对给定条件下的伤害及破坏范围给予了计算。这将为设立和制订高压长输管线和城市主要输运管道附近的重要建筑物(学校等)的修建安全距离提供安全标准和参考,同时也为降低事故可能造成的危害程度提供保障。     

城市埋地天然气泄漏三维数值模拟

随着我国天然气事业的发展,天然气管道规模也在不断扩大,与此同时也带来了安全上的隐患,城市天然气管道泄漏事故频繁发生,严重影响了城市居民的生命及财产安全。主要介绍了城市天然气管道泄漏数值仿真和数值模拟的基本理论,考虑泄漏过程中风场对泄漏的影响,分析了近地面处风场的变化,建立了埋地天然气管道泄漏模型。设定泄漏扩散发生在大气环境,选取CFD软件对网格进行划分并进行局部加密,进行了风场的稳态模拟。在风场达到稳态后,改变后处理边界条件,再对泄漏进行瞬态模拟,得出天然气泄漏扩散随时间的变化规律,定量分析了风速对泄漏扩散的影响。结果表明,建筑物对风场存在干扰,在泄漏过程中气体聚集在近地面及贴近建筑物周围,随着风速的增加,稳态扩散高度降低,但风场对水平扩散的影响较小,风速越大泄漏气体稀释效果越明显,所造成的危险区域越小。     

埋地天然气管道泄漏数值模拟

给出了天然气管道泄漏几何区域图形,建立了天然气泄漏控制方程,基于控制体积原理和多孔介质理论,利用计算流体力学软件对埋地天然气管道泄漏过程进行了数值模拟。通过模拟,得到了天然气在土壤和空气中泄漏浓度分布,并分析了风速对天然气组分的扩散影响规律,确定了安全区域,为天然气管道泄漏应急救援和安全管理提供了理论依据。     

建筑物条件下埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对城镇埋地天然气管道泄漏扩散过程, 考虑多建筑物条件下不同组分、 不同浓度的气体扩散规律, 利用计算流体力学( CFD) 软件建立埋地管道泄漏扩散过程的三维物理模型, 将环境风场和泄漏速率以用户自定义函数形式引入边界条件中, 将模拟过程分为环境风场的稳态模拟和泄漏扩散的瞬态模拟两步, 又将泄漏扩散过程分为持续泄漏扩散和管道阀门关闭后的泄漏扩散两个阶段, 分析天然气的泄漏扩散规律。结果表明, 环境风场的稳态模拟是十分必要的, 建筑物附近流场存在三个低速区, 建筑物边缘存在较大的速度梯度; 天然气的持续泄漏扩散阶段呈现土壤层局限扩散、 上游低速区积聚、 气云浮升、H₂S的沉积扩散等特征, 在阀门关闭后的阶段呈现气体扩散延续性、 气云由上而下消散等特点; 在本文工况条件下, H₂S比CH₄的扩散范围大, 消散时间晚, 危险性更大。     

障碍物形状对含硫天然气管道泄漏扩散影响的数值模拟

对含硫天然气管道泄漏扩散进行模拟研究,在不同风速下对比分析了计算区域内障碍物形状、障碍物坡度对泄漏气体扩散过程的影响规律,并模拟了不同条件下H₂S组分的安全区域。结果表明,障碍物的存在使泄漏气体在风力作用下堆积在障碍物的迎风面,障碍物的形状改变泄漏气体的运动路径。当障碍物为无坡度障碍物（建筑物）时,泄漏气体的扩散高度增大,且在水平方向的传输被阻碍;当障碍物为有坡度障碍物（山体）时,泄漏气体在水平方向的扩散距离增大,且在外界风力达到一定速度之后,泄漏气体绕过障碍物在背风区扩散时开始向下沉降,导致地面附近的安全区域范围减小。减小障碍物坡度,风速较小时对泄漏气体的扩散无影响,风速较大时泄漏气体将障碍物包围并在近地面处扩散;增大障碍物坡度,泄漏气体的扩散规律与无坡度障碍物（建筑物）存在时相似。模拟结果可为含硫天然气泄漏事故的处理提供参考。     

罐区重质气体泄漏扩散的数值模拟分析

采用Fluent软件对油库罐区危险重质气体不同工况下的泄漏扩散过程进行了数值模拟研究。结果表明:卧式储罐垂直方向发生泄漏时,重气云团在地表附近重力沉降,气体浓度上升明显,整个罐区处于爆炸极限范围内,危险性较大;罐组边缘位置的储罐发生泄漏时,气体扩散速度快,但浓度较低;罐组中间位置的储罐发生泄漏时,气体扩散速度慢,容易达到爆炸浓度极限。当风速为0.95 m/s时,重质气体的扩散速度随着风速的增加而增加,气体浓度上升明显;当风速达到1.7 m/s时,气体浓度达到峰值,然后随着风速的继续增大,气体浓度慢慢降低。     

浅海天然气管道泄漏扩散过程模拟研究

为评价浅海海底天然气管道泄漏事故后果,根据计算流体力学与多相流动理论,针对国外某天然气管道海峡穿越段,建立浅海海底管道泄漏扩散过程的计算模型。将泄漏孔径、泄漏速率、水流速度3个主要影响因素作为条件变量,模拟不同情况下的气液两相运动过程。结果表明,水下气体扩散分为三个阶段,即泄漏口上方形成气团、气团呈蘑菇状上升、气团由大气泡分裂为小气泡;泄漏孔径和泄漏速率对水下气体扩散到水面的时间具有显著影响,泄漏孔径与泄漏速率越大,气体泄漏量越大;气体泄漏量越大,水下气团体积越大,到达水面的时间越短;水流速度显著影响气体的扩散轨迹,水流速度越大,气体运动轨迹与海底的夹角越小,沿海流方向扩散的距离越远。研究结果可为水下天然气管道泄漏事故应急处理提供一定的科学指导。     

基于FLACS的食堂天然气泄漏爆炸事故后果模拟

针对食堂的特点,利用FLACS软件对某大学食堂进行三维建模,在考虑喷射方向、障碍物等因素的基础上,模拟天然气的泄漏及爆炸情况,研究了特定场景下气体云团的扩散过程、爆炸冲击波和温度的发展规律。结果表明,当天然气垂直向上泄漏时,因食堂屋顶的阻碍作用,天然气在小型摊位发生堆积;当天然气水平泄漏时,天然气在用餐区域体积分数较高;爆炸初期,首先出现以点火点为中心的爆炸压力冲击波,压力冲击波以圆弧形向外传递,泄漏方向对爆炸产生的最大超压影响较小;温度分布受泄漏方向的影响较大,垂直喷射时高温集中在小型摊位处,水平喷射时温度沿喷射方向由高到低分布。