危险化学品泄漏扩散模型的研究现状分析与比较

为了对危险化学品港口装卸过程中泄漏危险度进行量化评定,基于泄漏扩散模型提高港口的应急处理技术,对危险化学品泄漏扩散模型的研究现状从理论研究、试验研究、应用研究3方面进行深入分析。着重对高斯模型(Gaussian model),BM模型,Sutton模型,FEM3模型,箱及相似模型,P-G模型等模型从理论描述方法、适用对象和范围、计算精度和难易、参数选取等方面进行优缺点的对比研究,认为:由于危险化学品泄漏和扩散行为的复杂性,影响因素的多样性,使各类模型在具备一定的理论价值和现实意义的同时,还存在着参数选取不确定性、试验模拟差异性以及实际应用局限性的问题和不足,运用计算机技术完善试验结果数据库、改进数学仿真模型是其进一步研究发展的趋势。     

海底管道泄漏油气扩散规律数值仿真与对比分析

为研究海底原油与天然气单相泄漏扩散规律的差异性,合理制定应急响应策略,减小事故损失,针对海底管道失效所致的原油与天然气泄漏问题,基于计算流体动力学CFD方法,建立海底油气管道泄漏事故后果预测与评估模型,对特定事故场景下的海底原油与天然气泄漏扩散过程进行模拟与分析,从泄漏扩散过程、工况因素影响、泄漏后果及应对策略4个方面对比原油与天然气的泄漏扩散特性。结果表明:相同工况下,海底原油与天然气在泄漏速率、扩散时间、扩散形态及水平最大扩散距离方面存在显著差别;与天然气相比,原油泄漏扩散行为对工况因素具有更高的敏感性;原油泄漏会引发严重的环境灾害,天然气泄漏则会影响海上结构物的稳定性及引发火灾爆炸事故,据此需合理制定具有针对性的应对策略。     

隧道内氨气泄漏扩散分布特征数值模拟

为分析运输过程中液氨罐车在隧道内泄漏的危险性,利用Fire Dynamics Simulator(FDS)软件模拟氨气在隧道内的扩散过程,发展了隧道内氨气泄漏扩散体积分数分布特征经验公式。采用大涡模拟处理湍流流动,以便兼顾计算精度和计算效率。考虑储罐车发生泄漏后停止不动,液氨在泄漏瞬间转变为气体,模拟在连续点源泄漏情况下的氨气射流及扩散过程。结果表明,高体积分数危险区域主要集中在隧道顶棚附近,更高截面的体积分数处于爆炸极限的区域更长。泄漏源与洞口之间的隧道中段区域的体积分数梯度相对两端较小,此中段区域也是人员安全高度截面最高氨气体积分数发生位置。最大泄漏量情况下氨气在沿纵向扩散过程中平均运动速率保持在0.63~1.06 m/s,扩散速率随纵向距离增加而降低。顶棚氨气体积分数升高程度随纵向距离增加呈幂函数降低,体积分数沿纵向衰减规律适用于其他泄漏量的情况。后期工作可考虑开展缩尺试验,并同时考虑通风条件等因素对氨气泄漏扩散的影响研究。发展的氨气在隧道内泄漏扩散的体积分数分布经验公式可为氨气事故后果评价、应急处置等工作提供参考。     

天然气瞬时泄漏扩散规律及其影响因素研究

为分析和预测天然气泄漏的扩散距离、扩散面积及扩散后的不动火区域,有效控制事故发生及降低事故后果,以某天然气储罐为例,对天然气瞬时泄漏的扩散规律进行了数值仿真。首先,确定适用于轻气的高斯烟团模型;然后,基于高斯烟团模型进行仿真分析,绘制天然气瞬时泄漏扩散的等质量浓度曲线和动火燃爆区域;第三,分析泄漏量、大气稳定度、地表粗糙度等因素对天然气扩散的影响,并分别确定不同条件下的动火燃爆区域;最后,基于数值仿真分析结果,提出天然气泄漏后的应急疏散和救护措施。结果表明:天然气扩散距离和面积随泄漏量增大而增大;大气越稳定,扩散的距离和范围越大;扩散距离随地面粗糙度增大而减小。     

长贮库房内偏二甲肼扩散浓度快速估算方法

为快速获取判断偏二甲肼(UDMH)长贮库房内泄漏位置所需的关键信息,基于数值模拟方法研究储罐、壁面和通风状态等对长贮库房内UDMH蒸气扩散规律的影响,进而修正理想气体扩散公式中的扩散参数,使其适用于长贮库房内特殊布局和状态条件下UDMH扩散浓度分布的快速估算,并分析不同泄漏位置下该计算公式的误差。结果表明:泄漏位置与储罐之间的相对位置对当地扩散参数影响较大,使得储罐附近快速估算浓度误差相对较大,但储罐之间的平均误差不超过10%。     

危险气体泄漏扩散的实验方法研究

综述了研究危险气体事故泄漏扩散的3种实验方法,即全规模大型现场实验、实验室模拟和小型现场实验,详细讨论该3种试验方法在实施和应用中的优缺点。对小型现场实验的无量纲长度、速度、时间、大气稳定度、大气湍流、液滴的尺寸分布和沉降、源动量通量比例等重要参数的确定方法重点进行分析和阐述。小型试验法特别适用于模拟化学性质活泼的危险气体的泄漏扩散研究,可为安全评价、应急救援提供有价值的参考数据。     

对毒气泄漏扩散事故中人员疏散的研究

对毒气泄漏扩散及其事故人员应急疏散的研究是事故应急救援的基础.针对近年来日益增多的毒气泄漏事故,系统评述了国内外毒气泄漏扩散及事故人员应急疏散方面的研究,在此基础上,提出了一套切实可行的研究方法和进一步的研究方向.     

非点源LNG泄漏扩散过程模拟及危险区域分析

为了研究LNG泄漏扩散过程及危害,建立了引入时间参数的高斯烟羽混合模型,利用MATLAB工具对LNG泄漏扩散过程进行动态模拟,解决了高斯烟羽模型不能模拟连续泄漏源泄漏初期浓度分布的问题。提出了非点源高斯烟羽混合模型,可预测液池、大孔等非点源的泄漏扩散过程,并利用Burro 9号LNG泄漏扩散试验进行模型验证。研究了风速、大气稳定度等对LNG泄漏扩散所形成的危险区域的影响,结果表明:风速对LNG泄漏扩散的影响显著,风速越大,扩散越快,扩散达稳定后所形成的危险区域面积越小;大气越稳定,扩散越慢,危险区域面积越大。     

高含硫天然气站场泄漏扩散数值模拟分析

为研究不同泄漏场景下的硫化氢泄漏扩散特性,采用计算流体力学软件FLACS对站内设备进行了三维建模,并对站内分离器及管道开展了泄漏扩散模拟,通过分析模拟结果得到了不同泄漏速率及时间下硫化氢扩散规律。研究结果对于预测高含硫天然气站场泄漏事故影响范围及开展后续应急工作具有一定的实际意义。     

燃气泄漏风险评价中不确定性问题的探讨

讨论了燃气泄漏事故风险评价中泄漏的发生、泄漏源强度、扩散模式的不确定性问题。提供了确定瞬时泄漏和连续泄漏的方法 ,以及判定重气扩散时转变为中性阶段的准则。最后介绍了不确定性问题的研究方法。     

钢铁企业工作场所煤气泄漏扩散规律的研究

以钢铁企业管网煤气泄漏为研究对象,以煤气泄漏扩散规律为研究主题,在确定煤气泄漏相似于浮力射流的基础上,建立煤气泄漏扩散的数学模型。采用CFD软件PHOENICS数值模拟气体泄漏过程的速度场及其浓度分布。在已有煤气泄漏检测系统的基础上,选择性实验模拟煤气泄漏浓度与扩散时间、扩散方向的变化。数值模拟和实验模拟表明,虽然两种方法所得结果存在一定差异,从定性分析角度而言,却能够反映工作场所煤气泄漏后在有限空间内运移扩散的一般规律。     

示踪技术用于气体泄漏扩散模拟的多元线性回归分析

采用江苏工业学院油气储运安全综合实验模型平台,利用示踪技术(以CO2为示踪剂),模拟了有害气体瞬时泄漏扩散的整个过程.并结合多元线性回归分析的基本方法,定量分析了气体泄漏扩散过程,建立了多元线性回归模型,初步确定了泄漏气体浓度与相关物理量的变化关系,在此基础上得到了2个定量评价指标:确定性系数R=0.991,相关系数r=0.995.研究表明,在实验室建立的试验模型能较好地反映现实情况,模型仿真度较高,数据拟合效果较好.研究可为评价模型的相似性提供理论参考,对有害气体泄漏扩散事故应急救援、实施有效的现场控制,具有一定的科学参考价值.     

化工罐区重质气体多源泄漏扩散实验研究

在模拟实验平台开展了罐区重质气体多源泄漏扩散的实验研究,考察多泄漏源同时泄漏时,泄漏源在罐区的位置、泄漏源间距对罐区重质气体漏扩散过程的影响。结果表明:泄漏源越靠近罐区边缘,重质气体扩散范围越大;泄漏源越靠近罐区中心区域,周围罐的阻碍作用较大,中心区域的重质气体浓度越高;泄漏源间的间距越小,泄漏源中间区域的重气浓度越大,泄漏源间的间距增大,气体扩散范围也增大,事故影响范围越大;泄漏压力、体积速率总和相同时,在一定的距离范围内,多源同时泄漏时空间各点的重质气体浓度与各泄漏源单独泄漏时空间各点重质气体浓度总和基本一致。     

泄漏孔高度对液氯槽罐车泄漏后果的影响研究

为研究液氯槽罐车在道路运输过程中,罐体泄漏孔高度对液氯泄漏扩散过程的影响,本文基于计算流体力学软件Fluent,建立不同高度泄漏孔对应的罐体气相、液相空间泄漏的理论模型,计算不同泄漏模型的泄漏量,研究不同风向、风速、泄漏孔径对氯气泄漏扩散过程的影响。结果表明:风向对2种泄漏模式的扩散范围影响不显著;风速较小时,气相空间泄漏的致命范围大于液相泄漏;风速较大时,液相空间泄漏的致命范围远远大于气相空间;同时,两者受风速的影响具有相似点,风速越大泄漏扩散相对稳定后的氯气浓度值越低;气相、液相泄漏模式的致命范围均随泄漏孔径的增大而增大。研究成果可为液氯槽罐车泄漏事故应急救援、应急处置提供依据。     

工业LNG储罐泄漏扩散数值模拟

针对工业LNG储罐泄漏问题,基于Fluent软件结合UDF修正风速模型,研究不同工况下泄漏发展情况,并对泄露口下风向沿直线距离上的泄漏气体浓度进行分析,得出准确气体扩散浓度范围。研究结果表明,泄漏孔口越接近地面,横向扩散距离越大。相同风速下,泄漏路径上气体浓度具有相似的变化趋势,风速越高泄漏气体沿扩散路径的稀释作用越强。劲风条件下,泄漏下风口直线路径上最高CH4浓度与距离呈现负相关规律。     

基于贝叶斯网络的地震次生燃气管道泄漏事件链构建

地震次生燃气管道泄漏事件是导致地震灾害影响扩大的主要原因之一,为了解建 筑物内地震次生燃气管道泄漏事件的发展过程,参考国内外相关的文献和统计资料,确 定建筑物内地震次生燃气管道泄漏事件贝叶斯网络的节点变量和取值范围。根据节点变 量及其逻辑关联性构建贝叶斯网络结构图,通过对国内外研究数据的统计并结合专家经 验估算确定各节点变量的条件概率。利用贝叶斯网络工具计算建筑物属性和环境变量在 不同状态取值下建筑物遭受破坏、燃气泄漏、燃气扩散引发二次灾害等关键节点变量的 后验概率。通过实例分析得出,建筑结构和地震烈度是建筑物遭受破坏的主要影响因素 ,风速、大气稳定度对燃气扩散引发二次灾害有显著影响。     

车载储氢瓶泄漏及车库内通风方式研究*

为研究车库内燃料电池汽车氢气意外泄漏后的浓度分布情况,采用ANSYS软件,通过分析可燃性气体体积、水平方向和垂直方向氢气的扩散分布、不同泄漏位置氢气的扩散情况,研究6种不同通风方式对氢气意外泄漏扩散分布的影响,针对车库内氢气泄漏的特性,在通风方式上引入侧墙底部送风和侧墙顶部送风方式。研究结果表明:底部送风能显著加快氢气的扩散和排出。垂直高度上氢气浓度分布不均,侧墙顶部送风能使顶部堆积的氢气向下扩散,降低最大气体浓度;在墙角泄漏会由于墙壁的影响导致氢气堆积,对墙角局部通风尤为重要。研究结果可为氢燃料电池汽车专用车库的通风设计提供重要参考。     

厂房内H_2连续泄漏扩散的模拟分析

利用计算流体动力学软件Fluent对厂房内易燃易爆气体H2泄漏扩散过程进行了数值模拟,研究H2连续泄漏扩散规律。计算结果表明,厂房内H2泄漏一定时间后扩散将达到稳定,室内H2浓度将不再变化;根据室内H2浓度分布规律,得出H2泄漏报警装置应设在泄漏口正对墙壁上,且厂房的排风口应开设在H2钢瓶喷射方向上的屋顶处;结合H2的毒性级别和爆炸极限,划分该厂房为紧急防爆疏散区,必须在泄漏初期进行紧急人员疏散并做好防火防爆措施。研究结果为厂房内H2泄漏事故应急救援、泄漏报警装置及排风口的位置设置提供重要技术支持和理论依据。     

深埋管道中泄漏孔对燃气泄漏影响的数值模拟*

为研究泄漏孔的各种因素对深埋土体中燃气管道泄漏的具体影响，采用1个包含燃气管道的三维模型，研究单个泄漏孔的大小、位置、形状对于埋地燃气管道泄漏的影响，并建立大小相等的双泄漏孔的燃气管道，确定双泄漏孔间距对于燃气泄漏扩散的影响。结果表明:泄漏孔越大，燃气在土壤中的扩散速度越快，且泄漏孔的大小对深埋燃气管道泄漏的影响最大；泄漏孔位置的影响次之，顶部与侧壁的泄漏孔扩散速度相差无几，底部泄漏孔的扩散速度远低于前2者；双泄漏孔间距的影响较小，双泄漏孔的距离越小，甲烷的扩散速度越快；泄漏孔形状对于深埋燃气管道泄漏扩散的影响非常小。     

基于无线传感器网络的气体泄漏源快速定位方法研究

为及时发现大气环境中危险化学品泄漏事故,快速准确判断泄漏源位置,实现有效的监测监控,开发出集气体质量浓度信息采集、时间校准、无线收发等功能于一体的集成探测模块。在此基础上,建立基于无线传感器网络(WSN)的气体泄漏实时监测平台,提出实时监测数据和高斯扩散模型相结合的气体泄漏源快速定位方法。通过开展实际场地泄漏试验,实现气体泄漏源的快速定位,并分析试验系统的敏感度。结果表明:气体泄漏扩散受风力影响很大;合理布局探测器,能有效提高泄漏源定位精度,为危险气体泄漏事故的应急决策提供决策参考。