基于Realizable k－ε 湍流模型的氨气泄漏数值模拟研究

针对液氨泄漏事故,为了分析不同泄漏点、不同排风条件下氨气的运移规律,以便合理设置应急处置装备、采取有效措施,基于Realizable k－ε的氨气泄漏有限元数值模拟分析方法,计算了液氨泄漏质量,模拟分析了增加排风口、不同液氨泄漏口及不同液氨泄漏量的氨气扩散规律及浓度变化情况。模拟结果表明:对流排风口位置对于泄漏氨气浓度影响较大,泄漏口位置对泄漏氨气扩散影响不显著;氨气泄漏量的增加使得泄漏口垂直方向氨气浓度显著增加。     

受限空间泄漏孔径对气体扩散影响的模拟研究

室内天然气意外泄漏后极易引起火灾爆炸事故,为避免或减少其事故的发生,得到泄漏后气体扩散规律及爆炸危险浓度分布状况,利用Fluent软件对某12m×7m厂房在不同泄漏孔径下泄漏扩散情况进行了数值模拟.分析风速为1 m/s时,泄漏孔径对甲烷气体扩散的影响,并将燃气管道泄漏速率的模拟结果与理论预测值进行对比分析.结果表明:所建立的数学模型和设置参数是合理的;在不同泄漏孔径下,监测受限空间内5个不同点气体分布状况,得出在风速和壁面的影响下,排气扇附近相对较危险,窗户下方相对较安全.     

复杂山区地形水利水电液氨施工泄漏研究

水电工程中液氨泄漏扩散对周围居民的危害很大,疏散区域划分成为重要的防护措施,但在复杂地形条件下确立准确的疏散区域成为难题。为解决这一难题,通过现场调查所得数据,采用大涡模拟方法对泄漏气体扩散进行模拟,分析氨的泄漏扩散在大气中的扩散规律,研究泄漏气体的扩散动力学演化过程及影响范围,计算泄漏事故中不同时间段影响范围,得出时间序列上的爆炸危险区域和有毒气体影响区域,最后总结分析制定安全防护距离的影响因素,为周边居民安全防护策略提供参考。     

室内有害气体连续泄漏扩散质量浓度模型的研究与分析

以C02为对象,对室内空间气体连续泄漏扩散过程进行试验研究,并对室内CO2气体泄漏扩散的均一质量浓度模型、两厢质量浓度模型和室内半球质量浓度模型进行研究.将理论模型计算值与不同位置测量点的试验数据进行比较分析.3种质量农度模型均表示区域质量浓度的变化,理论模型计算值与试验数据均有些偏差;远离泄漏源处,偏差较小.室内空间不同位置3个模型预测值相对大小会发生变化.对于泄漏源附近及低于泄漏源处,3种质量浓度模型预测结果误差较大;对于高于泄漏源的位置,模型预测结果较好,然而质量浓度均出现振荡不稳定的现象.由于重力沉降作用,下部空间气体质量浓度较大,上部空间气体质量浓度较小.泄漏刚开始阶段,远离泄漏源处,试验测试值与理论模型值相比有一个廷滞期,理论预测值偏差较大.     

室内氢气泄漏扩散的数值模拟

氢能是有发展前景的新型能源之一,氢气的安全储存是氢能应用必须解决的问题。本文建立了基于大容量金属储氢装置的室内氢气泄漏扩散模型,利用计算流体力学软件FLUENT,对室内储氢罐的泄漏扩散过程进行数值模拟,得到了氢气泄漏扩散的速度分布、浓度分布。分析数值模拟结果,得出在该模拟条件下,氢气泄漏时的流动状态为射流湍流;泄漏后上浮扩散,空间密闭时积累于室顶;通风条件下大部分区域的氢气浓度仍然高于安全限值。通过数值模拟,总结出氢气在室内环境下的泄漏扩散规律,可为氢气泄漏事故的处理消防安全设置提供依据。     

液氯运输泄漏事故扩散风险分析

针对液氯运输泄漏事故特点,建立运输泄漏事故后有毒气体扩散模型;利用MATLAB软件,模拟了两种不同类型的泄漏事故,并进行风险分析,根据不同浓度氯气对人体的危害程度和扩散浓度等值曲线,将危险区域划分为轻度、中度、重度和立即致死4个区域。仿真结果表明:固定点源连续泄漏事故的地面有毒气体浓度峰值比移动点源连续泄漏事故的地面有毒气体浓度峰值大,但前者的影响范围通常比后者小。该方法能快速预测出运输泄漏事故后有毒气体的影响范围和程度,为指导事故现场人员及时采取有效安全防护、紧急疏散和组织抢险救援活动提供理论依据。     

有毒气体泄漏场景模拟与区域疏散分析

针对CBRN事故中的毒气泄漏场景进行研究,采用SLAB模型模拟有毒气体的泄漏扩散,并给出模拟流程。以山东某企业光气泄漏灾害应急疏散项目为例,计算不同风速和泄漏孔径的毒气泄漏的最远扩散距离、到达时间与持续时间。通过模拟获得有毒气体浓度的时间空间分布数据,得出致死区、重伤区和轻伤分区的范围变化情况。证明随时间的推移,光气不断向下风向扩散。最后通过系统设计与程序运算,实现了事故信息的获取、划定事故影响区域和疏散范围以及对疏散人口进行预测的目的。有毒气体扩散模拟与区域疏散分析对于合理制定针对CBRN事故的应急疏散方案具有重要意义。     

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。     

有毒重气泄漏安全距离数值方法

以有毒重气硫化氢气体为对象,利用非正常排放扩散模型计算气体泄漏时地表扩散浓度场,对比研究两种极端大气稳定度条件下浓度场分布规律和特征,确定了各自情况下的安全距离。研究结果表明,大气稳定度对H2S扩散后果影响大,F条件下的浓度值相对较大但其扩散范围较小;该模型能定量地描述气体扩散地面浓度分布场,能快捷和科学地预测浓度和源强、风速、大气稳定度以及时间空间等的关系。笔者所用的方法克服了现实情况中安全距离设定单一的弊端,对有毒重气泄漏安全规划等有指导作用。     

基于毒性伤害指标的疏散路径规划模型

为定量研究毒气泄漏事故中有害物质扩散对疏散路径选择行为的影响,以疏散过程中人员健康伤害最低为目标,构建新的疏散路径规划模型。在离散化改进毒性负荷计算公式的基础上,参照疏散道路网络图描述的空间位置信息,采用高斯气体扩散模型计算各疏散路段的毒性负荷值及致死概率等人员毒性伤害指标,从而选择最优疏散路径;然后,以液氨泄漏事故为研究案例,对比最短和最优疏散路径,以验证模型的有效性。研究成果表明:由于毒气浓度空间分布的差异,行走距离较短的疏散方案反而可能导致较高的伤害概率;为尽量减少人员伤亡,事故应急疏散过程需要有针对性的规划引导。     

地铁站火灾时空气幕防烟的数值模拟与分析

随着国内地铁的迅速发展,地铁火灾的防范及应急处理成为重要的研究课题。笔者根据地铁站建筑结构特点及火灾烟气的扩散规律,首次提出将空气幕用于地铁站楼梯口防烟,以保障火灾时人员的安全疏散。并用CFD方法模拟分析一列地铁列车着火时,防烟空气幕对烟气扩散的控制。结果表明,在楼梯口设置防烟空气幕不仅可以保证人员在6分钟以上的安全疏散时间,而且减少了比传统方式所需的新鲜空气量,有效阻止火灾的进一步扩大和控制烟气扩散。     

液化和压缩气体半球形扩散模型集的构建和应用

国内外液化和压缩气体的泄漏爆炸事故屡见不鲜,针对其性质和短时间近地面扩散的特点,总结、修正和扩展了瞬时泄漏下的平均半球形扩散模型。对于连续泄漏,利用数学积分理论建立了静风下的半球形扩散模型。接着对有风时的情况进行建模推导,将风速和气体自身扩散速度进行矢量合成,得到了半椭球形扩散和半椭圆锥与1/4椭球体组合扩散下气体的质量浓度和质量浓度变化趋势。最后用实例验证了该模型的先进性。该模型集能较好地反映液化和压缩气体泄漏后不同泄漏情况、时间、近地面区域和风速下的扩散浓度空间分布及其动态变化过程,为事故后果预估和应急救援决策提供参考。     

环己烷泄漏事故模拟与风险控制措施研究

环己烷具有闪点低、爆炸极限宽等特点,一旦发生泄漏,着火爆炸的危险性随时存在。利用计算流体动力学模拟的方法对工程项目中环己烷的泄漏事故进行模拟及风险分析,建立环己酮生产装置的全尺寸三维模型并进行仿真计算,模拟了不同泄漏场景所形成的环己烷可燃气体云团瞬态发展过程及影响范围,并对建构筑物的布局对可燃气体云团的扩散行为的影响进行研究。研究结果表明,通过优化建构筑物布局,可有效降低该装置环己烷的燃爆风险,为企业相关装置的总图布置及环己烷泄漏的安全监控和应急响应提供有价值的参考数据。     

毒气泄漏事故居民疏散心理行为特征相关性研究

为了研究在毒气泄漏事故中居民的心理行为特征，选择发生过毒气泄漏事故的某化工企业，采用问卷法对其周边居民进行调查，并运用SPSS软件对调查问卷的结果进行独立性分析，从而得出居民在疏散过程中的各种心理行为反应的相关因素，为制定有效的应急疏散管理预案提供科学的依据。     

居室天然气泄漏扩散过程仿真研究

随着我国城市环境保护的提高,城市燃料结构也在逐步改变。天然气作为一种清洁、高效的能源已经成为居民应用最广泛的燃料。随着天然气用户的不断增加,其事故次数也在不断上升。为了系统的研究居室内天然气泄漏扩散的过程和发展,预防居民家庭天然气火灾和爆炸事故以及发生事故后的应急提供依据。本文以普通的居民居室为研究对象,建立居室天然气泄漏扩散几何模型。并对室内天然气泄漏后的扩散状态进行仿真模拟,得到天然气泄漏后的室内扩散过程,以及在不同时间内存在爆炸极限的区域和达到爆炸极限的范围,并对爆炸后果进行了评估。结果显示：在设定条件下,泄漏发生后640 s,冰箱电源处达到爆炸下限,790 s时达到爆炸上限;其爆炸能量已达到使大型钢架结构破坏,大部分人员死亡的程度。泄漏1800 s后,可燃区域就扩散到厨房之外,存在于客厅之中了。     

基于多智能体建模方法的人群应急疏散模型构建研究——以腾龙芳烃（漳州）有限公司“4·6”爆炸着火重大事故疏散为例*

为从更微观角度分析人群疏散过程中疏散行为及路网设计对疏散效果的影响,基于腾龙芳烃（漳州）有限公司“4·6”爆炸着火重大事故,构建多智能体人群应急疏散模型,模拟人群中个体群组、惯性、就近、从众、信息传播的行为决策及相互交互影响。结果表明:群组行为会严重影响应急疏散效果,在疏散路网两端避难所附近会出现明显拥堵现象,在疏散路网设计和避难所选择时,应尽可能避免出现极端汇流路段或节点;在应急培训中,应告知群众减少群组行为。研究结果可为人群应急疏散提供借鉴。     

基于多事故模式的有毒易燃气体道路运输泄漏事故应急疏散范围研究

为确定有毒易燃气体道路运输泄漏事故应急救援的应急疏散范围,降低人员伤亡程度,在对泄漏事故及后续次生灾害演化模式分析的基础上,提出了基于多事故模式的应急疏散范围综合确定方法,分析了多事故模式后果预测的相关理论,明确了应急疏散区域综合确定的步骤和流程。以道路运输氨气泄漏事故为例,采用MATLAB软件对不同时间下的中毒和蒸气云爆炸事故伤害范围分别进行了数值模拟研究。结果表明：相较于单一事故模式,基于多事故模式的应急疏散范围综合确定方法更为科学、合理和准确,能为有毒易燃气体道路运输泄漏事故的应急疏散提供更加精确和可靠的决策依据。     

Simulation of scenario characteristics of LPG tank explosion accident and its contribution to emergency planning: A case study

Leakage and explosion of hazardous chemicals during road transportation can cause serious building damage and casualties, and adoption of highly-efficient emergency rescue measures plays a critical role in reducing accidental hazards. Considering a liquefied petroleum gas (LPG) transport tanker explosion accident that occurred in Wenling, Zhejiang Province, China on June 13, 2020 as example, this study proposes a risk assessment framework. This framework recreates the leakage and explosion of the accident process using FLACS v10.9, suggests plans for evacuation, describes the rescue areas of different levels, and explores the influence of environmental factors on the evacuation and rescue areas. The results show that simulated and predicted distributions of fuel vapour cloud concentration and explosion overpressure can provide a reference basis for rapid rescue activities; the characterization of the dynamic effects of wind speed, wind direction, and temperature with respect to the evacuation and rescue areas can be used as theoretical support for on-site adjustment of rescue forces. The role of obstacles can prevent the expansion of the evacuation areas under low wind-speed conditions, and the presence of highly congested obstacles determines the level of the rescue area. The results obtained are important for the risk analysis and the development of emergency rescue measures in case of explosion accidents associated with transportation of hazardous chemicals on high-hazard and high-sensitive road sections.     

城镇油气管道事故应急疏散决策优化

为实现油气管道事故中城镇大规模应急疏散的智慧决策,构建基于改进的自适应蚁群算法的应急疏散路径优化模型,开发基于油气管道典型事故后果分析的城镇大规模应急疏散决策优化系统平台(LSSED)。LSSED在地理信息系统平台上,针对油气管道泄漏引起的扩散、喷射火、池火、BLEVE、蒸气云爆炸等典型事故进行事故后果分析,对疏散通道当量长度和疏散时间成本函数进行定量评价,实现大规模应急疏散方案的智慧决策和避难方案的全局优化。案例分析表明,LSSED平台实现了基于地理信息系统的典型事故时变环境信息和应急疏散路径优化算法的数据传递及系统集成,实现了基于事故后果分析的城镇大规模人群疏散路径和避难方案优化,可为城镇安全规划和应急管理提供参考和借鉴。     

Survey-based analysis on the diffusion of evacuation advisory warnings during regional evacuations for accidents that release toxic vapors: A case study

This paper analyzes the diffusion of evacuation advisory warnings during regional evacuations for accidents that release toxic vapors. Investigations results on the propagation of evacuation advisory warnings in the ‘4.16’ chlorine release and the explosion accident at Chongqing Tianyuan Chemical Factory in China, and a comparison analysis of the evacuation notification process of six typical leakage accidents are presented in this paper. After conducting the evacuation notification investigation on the ‘4.16’ accident, in which 401 valid questionnaires were collected from people who should have evacuated during the accident, the methods and channels of the evacuation notification, the notification efficiency, and the actual response efficiency of the recipients after the issuing of the evacuation advisory warnings were analyzed. A comparison analysis of the evacuation notification process is performed by analyzing six typical leakage accidents, and basic principles of evacuation notification for a regional evacuation for toxic vapor release accidents are proposed.