建筑物对氯气泄漏扩散影响的数值模拟

基于FLUENT软件的物质传输模块建立氯气泄漏扩散模型。考虑建筑物对氯气泄漏扩散的影响,针对不同的建筑物宽度、高度、泄漏口与建筑物的距离以及泄漏口与建筑物的相对位置等对氯气泄漏扩散进行数值模拟。结果表明:随着建筑物宽度增加,气体的高浓度区逐渐从建筑物两侧转移到建筑物顶部;随着建筑物高度增加,气体的高浓度区逐渐从建筑物顶部转移到建筑物两侧;随着距离的增大,越过建筑物的气体增加,在建筑物下风向的气体浓度就越高;泄漏源距离地面越高,泄漏气体扩散至地面的垂直距离增大,在相同的泄漏源强度和气象条件下,扩散至地面同等距离处的气体浓度越低;泄漏源在建筑物下风向时,受建筑物背部回流风场的影响,气体向建筑物方向扩散并逐渐向两侧扩散,同时使气体积聚在此不易扩散,导致泄漏源和建筑物背风侧的气体浓度较高。     

管道内径与壁温对高压氢气自发点火的数值研究

氢气在高压储存中的泄漏容易导致自燃。为探究影响氢气自燃的因素,运用Realizable模型、EDC模型、21步氢/空气化学反应机理对加压氢气在不同管道壁温和管径中突然释放的自燃过程进行了数值模拟。研究结果发现：管道壁温的降低能显著降低氢气自燃的可能性;输送压力小于8 MPa时,管道内径的增加不利于氢气点火自燃,当输送压力过大时（10 MPa）,管道内径的增大为氢气射流的膨胀和扩散提供更多空间,利于氢/空气混合物的生成,促进氢气自燃点火。     

基于CFD模拟的大跨度厂房通风气流组织优化

本文以大跨度封闭煤场的自然通风为例,从提高气流组织效果的角度进行了全方位数值模拟,预测了夏季设计气象条件下大跨度厂房的不同进出风位置、几何尺寸等形成的厂房速度场,温度场和浓度场。研究结果表明,不同通风口位置,风口间距,通风口高度对以风压为主的建筑物自然通风影响程度显著不同,并提出了大跨度封闭自然通风气流组织优化设计方案。     

通风条件对受限空间回燃的影响研究

利用FDS对不同通风条件下受限空间的回燃过程进行数值模拟。通过对比不同通风口高度、宽度及位置等条件下的热释放速率、热烟气层温度等参数的发展变化,分析通风条件对受限空间回燃的影响。结果表明:通风口宽度对受限空间回燃基本没有影响,但通风口高度对回燃的影响显著,当高度不大于0.6m时回燃难以形成;当受限空间存在阻碍空气流动的障碍物时,通风口位于中部位置不易形成回燃,若障碍物不阻碍空气流动则角部位置不易形成回燃。建议消防员在对卧室类房间进行灭火救援时,在中部位置破拆宽度较大但高度不大于0.6 m的孔洞。     

室内可燃气体泄漏后浓度场变化的实验研究

针对比重大于空气的液化石油气，在一侧开有通风窗口的模拟室内空间泄漏后的浓度场变化规律，进行了实验研究。研究结果表明：在不同的高度上，燃料浓度随着时间的变化，先有一个迟滞期，然后浓度迅速升高。高度越高，其迟滞期越长。除燃料泄漏口附近的射流进口区域外，模型空间中的等高面可以近似的看作等浓度面。在泄漏过程中，可燃区域是一个有一定厚度的水平区域。     

城市燃气泄漏示踪剂检测应用及适用性探讨

天然气在城市埋地管道中泄漏难以被发现,因此其泄漏造成的危害极为严重。泄漏的天然气通常会沿着城市中各种复杂地下管网、地质原因产生的裂缝持续流动、聚集。示踪剂检测法是将示踪剂注入到天然气管道中,利用示踪剂监测仪对燃气管道周围环境中的示踪剂浓度进行检测,进而确定泄漏点位置的一项技术。本文结合北京燃气某次城市埋地管道示踪剂(氢气)泄漏检测作业,通过数据统计分析,从氢气浓度、燃气浓度、管道压力、温度、管线高程等多种因素的变化规律以及相互关系着手,得出相关结论并进行效果分析,最终验证示踪剂(氢气)在城市埋地管道泄漏检测中的可行性和适用性。     

汽油长输管道泄漏扩散的数值模拟

成品油属易燃危险品,其长输管道一旦发生泄漏事故,就会造成管道停输、油品损失、环境污染甚至发生燃烧爆炸等严重后果,造成巨大的经济损失。因此研究汽油管道在不同条件影响下的泄漏扩散规律,将为事故预防和优化设计提供理论参考。本文基于流体动力学方法,建立管道泄漏的网格空间,采用VOF的非稳态多相流可实现的κ-ε模型来模拟汽油从高压管道内射流到空气中的过程。计算结果表明,在相同泄漏孔径下,汽油的喷射浓度随风速的增强在高度方向上变小,其偏转度随风速的增强而变大。在相同风速下,泄漏孔径的增大使汽油的喷射高度增加,随着高度的增加,汽油也从紊流区向层流区过渡,在其过渡层内,流体的层流运动和漩涡运动同时存在,又使在一定高度方向上风速对汽油喷射的影响加强。     

油氢合建站氢气泄漏扩散模拟及影响因素分析

利用 FLACS 软件建立某油氢合建站三维物理模型,对高压储氢瓶及加注机泄漏事故进行模拟,并分析不同罩棚形状、环境风速、风向对氢气泄漏事故的影响规律。研究表明：加氢机处发生泄漏时,现有加油站罩棚会造成氢气大量聚集,带斜角顶棚能显著降低可燃氢气云团量,油氢合建站改造过程中需将罩棚一并改造。高压储氢瓶泄漏扩散后形成的气云区域随着环境风速 的增加在水平方向逐渐增大,垂直方向逐渐减小,气云偏向地面聚集,点燃风险增加;环境风对泄漏氢气具有吹散和稀释作用,但在不利风向条件下,氢气进入高阻塞度障碍区域,可燃气云量反而增大,需考虑当地主导风速风向,对加氢站进行合理布局。     

天然气掺氢输送与应用安全性研究综述

综述国内外掺氢天然气管道输送和终端应用的研究现状,总结天然气管网掺入氢气的主要已知危害和风险,讨论掺氢对终端应用安全性的影响。氢气对输送管道的影响主要来自管材的氢脆现象。对压力较高的管道,氢气的掺入会使钢的断裂韧性减小,加速裂纹扩展,降低疲劳寿命。由于氢气密度小,易扩散,掺氢使气体的渗漏和燃烧爆炸风险增加,且随着掺氢浓度的增加危险程度也逐步增加,泄漏后果的影响需要根据具体的泄漏环境进行分析。掺氢天然气用于家用燃具所造成的主要安全性问题是回火,对于预混式燃烧器,掺氢极限主要取决于回火极限,根据实验结果,在不对燃具做改变的情况下,安全掺氢体积分数不宜超过25%。在工业应用中,由于工业燃烧器具有高度多样性的特点,不同类型燃烧器的最大掺氢量各不相同,因此难以对天然气掺氢带来的影响得出普遍结论,也无法对掺氢浓度制定统一标准。掺氢天然气汽车燃料中的氢气体积分数不应高于18%,混合气体中甲烷体积分数过低,将导致功率大幅度下降,若氢气体积分数超过30%,可能出现发动机爆震的情况。     

多因素下居民室内天然气泄漏扩散数值模拟

住宅天然气的意外泄漏会对居民造成重大威胁。利用CFD 方法模拟分析典型住宅天然气泄漏的燃爆区域影响因素等扩散规律,重点评价了自然通风对减少爆炸风险的作用,并通过实验对模拟结果进行了验证。模拟结果表明：易燃云在空间上部堆积并蔓延到相邻的房间,自然通风是防止天然气积聚、降低泄漏风险的有效方法。     

地下车库自然通风数值模拟分析研究——以四川阆中某车库工程为例

该文以四川阆中某车库工程为对象,通过在车库顶部设置自然通风口的方式解决车库自然通风和采光问题,借助Airpak数值模拟技术对比分析设置机械通风系统和自然通风口两种工况下过渡季节车库的气流分布、温度分布和CO浓度场,说明车库采用自然通风口解决车库通风问题在实际工程中的可行性。     

通风口形状对体育馆风压通风效果的影响研究

为改善体育馆自然通风效果,利用CFD模拟方法从进风量、进深方向气流深入程度以及主要功能空间风速3个方面分析不同通风口形状对体育馆风压通风特性的影响。在验证湍流模型及网格独立性分析后,比较3种通风口形状工况在相同边界条件下的流量、流场及流速。结果表明:通风口形状对体育馆室内风环境影响显著。在3种工况中,正方形通风口表现较差,与之相比采用竖向长条形通风口可使通风量增加6.82%,同时使进入室内的气流向下流入主要功能空间,气流运动更加深入,看台区和场地区气流速度明显提升,其中场地区平均风速增加75%,对提高体育馆自然通风效率十分有利。     

汽轮发电机氢气冷却器漏氢故障原因分析及处理

国内某核电厂1号发电机在首次大修后,其中的两台氢气冷却器在日常运行期间均出现氢气泄漏的异常现象。在第二个循环大修停机期间,经现场检查分析,确认漏氢原因为氢气冷却器密封压条在安装期间打磨过多,造成橡胶密封压缩量不足所致。同时,通过现场试验明确了密封压条的安装尺寸标准,成功解决了中国改进型三环路压水堆(CPR1000)发电机机组氢气冷却器在安装阶段遗留的缺陷,保证了机组的安全稳定运行。     

综合管廊燃气舱燃气泄漏模型实验研究

通过搭建管廊燃气泄漏实验台进行实验和数值模拟验证,对燃气在综合管廊内的泄漏扩散规律和燃气在管廊夹层中的积聚问题进行了分析研究。分析得出:用氖气代替燃气在空气中进行管廊燃气泄漏实验是可行的;泄漏的燃气在综合管廊内以波峰、波谷的方式向泄漏口两侧对称扩散;综合管廊在通风情况下,泄漏口至排风井处的燃气浓度先维持不变,之后随着时间的推移逐步降低;综合管廊通风时,管廊夹层不会出现燃气积聚的现象。     

轻质气体泄漏扩散及其爆炸特性研究

鉴于轻质可燃气体与重质可燃气体在空气中扩散性质的差异 ,本文利用甲烷和氢气的泄漏扩散及其爆炸实验 ,探讨了轻质可燃气体的泄漏扩散行为及爆炸特性。     

氢冷发电机现场整体气密试验简析

氢气密度小,而风摩损耗和通风损耗与冷却气体的密度成正比,故氢冷发电机风摩损耗和通风损耗低;氢气还有更高的导热系数和表面散热系数,因此氢冷发电机单位体积有效材料的输出功率比用空气冷却的发电机大,发电机的最大有效输出功率也更大。氢气冷却已是大型发电机中常用的冷却方式,而漏氢则成为氢冷发电机组运行的重大安全隐患。为保障氢冷发电机安全、稳定运行,氢冷发电机充氢运行前必须要进行严格的气密试验考核,本文介绍了氢冷发电机现场进行整体气密试验的方法及过程。     

通风条件对火灾热释放速率影响数值模拟

为研究通风条件对火灾热释放速率的影响,利用FDS对尺寸为3.6m×4.5m×3.0m的单开口房间在不同通风口尺寸和位置高度下的稳态火进行模拟,并将模拟结果与几种热释放速率模型的计算结果进行对比。结果表明,热释放速率随通风口尺寸增大而增大,但这种影响逐渐减小,且通风口高度对热释放速率的影响远大于通风口宽度的影响。随通风口高度增加,热释放速率出现上升-下降-上升的变化趋势,通风口尺寸和高度位置都适当时,热释放速率将达到最大。     

基于FDS的综合管廊天然气泄漏火灾特性研究

为研究综合管廊内天然气管道泄漏引发的火灾,根据小孔泄漏模型计算了天然气泄漏速率和火焰速度,使用FDS分别对封闭空间中和通风条件下天然气泄漏火灾进行了数值模拟。模拟结果显示:在封闭空间中,一个防火分区的天然气舱内空气仅能支持天然气燃烧3分钟,火灾温度达到1300℃,高温区主要集中在泄漏孔上方;在通风条件下,火灾会持续燃烧,并从出风口溢出,最高温度为840℃,低于封闭空间中的温度。对比两种工况,封闭空间中虽然火灾温度较高,但持续时间短,对结构损害更低,同时可以阻止泄漏天然气扩散到其他区域。     

采用盐水模型实验法研究自然通风

根据相似理论,分析了盐水模型实验在自然通风研究中的可行性,讨论了空气中的热羽流和盐水溶液羽流的相似条件。建立了自然通风盐水模型实验台,以盐水和清水之间的密度差模拟空气的温度差,用盐水在清水中的运动模拟实际建筑中热羽流的运动。实验过程中在盐水中加入染料,可以清晰地观察到羽流的发生和发展过程,运动规律以及相互作用。研究了风口,热源及羽流等因素对通风效果的影响,准确地预测热分层高度、温度分布和通风量的变化规律。     

某油气田污染物的地下运移数值模拟

本文对美国某地一口油气开采井泄漏事故中的污染物在地下运移的过程进行了数值模拟。结果显示在考虑地下水与泄漏污染物的密度效应时,污染物渗透到地下后会污染当地的整个含水层,其滞留时间长达一年之久,对区域生态环境会产生负面影响;在忽略地下水与污染物的密度效应时,污染物主要滞留在地下浅部地区,主要对泄漏区附近的地表生态环境造成污染。因此,泄漏的污染物对当地或区域的生态环境具有长期的负面影响,油气资源的开采需在充分考虑水文地质条件的基础上进行污染防治和环境修复。