基于Monte-Carlo方法的长输管道气体扩散模拟研究

目前气体扩散模拟研究多采用流体力学的计算方法,分析气体扩散过程中的动力学特性.有限体积、有限元等方法都需要对事故区域整体进行网格划分,计算过程效率无法满足长输管道事故应急跨区域、多气象以及复杂地形的要求.Monte-Carlo方法利用RAMS预测的平均风场,模拟有限气体粒子在风场中的随机行走特性,有效地弥补了计算效率与网格精度冲突所导致的模拟性能下降的缺点.通过HAVEGE方法收集计算的硬件信息熵形成随机源,修正了以往伪随机数问题,增强了Monte-Carlo方法的计算精度.结果表明Monte-Carlo气体扩散模拟研究方法满足了长输管道事故灾害应急决策的需要.     

基于稳定风场的架空天然气管道泄漏数值模拟

针对架空管道天然气泄漏问题,考虑管道自身对泄漏扩散的影响,利用计算流体力学(CFD)软件建立天然气管道三维泄漏模型,为提高模拟可信性和合理性,先对计算流域风场进行稳态模拟,再对天然气泄漏扩散过程进行瞬态模拟,分析天然气泄漏扩散规律及风速对泄漏扩散的影响。结果表明:在稳态风场模拟中,管道附近风场受管道影响十分明显,管道上下侧面风速极高;在瞬态天然气泄漏扩散模拟中,天然气泄漏初期的扩散受风速影响明显,验证了先进行稳态风场模拟的必要性,泄漏扩散达到稳定状态后出现气云沉降、单侧分布、尾部分叉、风速影响扩散距离的特征;同等风速条件下,较小浓度边界扩散范围大,达到稳定所需时间短,同等浓度边界条件下,风速与扩散影响面积和浓度边界达到稳定所用时间成反比。     

西安脉冲堆场区放射性气体扩散CFD数值模拟

为对西安脉冲堆(XAPR)核应急及相关核安全评价提供场区大气扩散规律的技术支持,根据XAPR场址条件,采用CFD方法对场区放射性气体扩散进行了数值模拟,分析释放点、气象条件、出口速度等因素对大气扩散的影响。结果表明:在XAPR场区内屋顶释放造成主干道路地面大气扩散因子比烟囱释放高约1个数量级;风向影响场区内危险区域面积,南风造成的危险区域面积最大,西南风次之,西北风最小;大气扩散因子随出口速度增大而减小,随环境温度增加变化不显著;均匀风场模型给出的结果更加保守,由于幂律风廓线的水平风速随高度梯度变化较大,最终得到的地面扩散因子较小;非稳态扩散中,风场突变会导致局部污染加剧,由于建筑物的阻挡绕流,污染物在场区的扩散减缓,可能在场区形成部分污染的过渡地带,随后会逐步达到稳态扩散状态。在XAPR核事故中,放射性气体由于场区复杂的建筑分布而具有复杂的扩散行为,释放点、气象条件等因素均对放射性气体场区分布产生影响,从而形成不规则的事故污染景象。     

障碍物地形条件下重气泄漏扩散实验的CFD模拟验证

重气泄漏扩散是一种危害性较大的多发事故,而一旦在人口密集区域发生泄漏事故,周围居民将处境危险。重气泄漏后一般沿地面扩散,而地形条件是影响其扩散行为的重要因素。本文利用计算流体力学方法(CFD)对Thorney Island Trial026实验条件进行了数值模拟,考察障碍物对气体扩散的影响并与实验结果进行对比。结果表明,模拟结果与实验数据的吻合性较好,证明CFD软件能够较准确地模拟障碍物地形条件下的重气扩散过程。     

复杂地形含硫气体扩散定量风险评价技术

为解决平原地区气体扩散难以准确反映复杂地形气体扩散的真实情况,本文采用地形数字高程模型和网格划分技术、流体动力学模型,运用具有自主知识产权的气体扩散风险软件进行分析和评价,研究复杂地形条件下气体扩散定量风险评价技术方法并通过风洞实验进行验证.结果表明:该定量风险评价技术能够客观真实地反映复杂地形条件下天然气泄漏扩散的风险.     

基于稳定风场的埋地天然气管道泄漏数值模拟

针对目前城镇埋地管道天然气泄漏研究模拟工况简单、可信性较低等问题,考虑障碍物对环境风场的影响,利用计算流体力学（CFD）软件建立天然气管道三维泄漏模型,将模拟过程分为环境风场的稳态模拟和管道泄漏扩散的瞬态模拟两步,分析天然气泄漏扩散规律。结果表明:在风场稳态模拟中,建筑物附近风场受干扰明显,上游形成小范围的低速滞留区,下游形成较长的尾迹。在天然气泄漏扩散瞬态模拟中,土壤层天然气受风速影响较小,气体在近地面及贴近建筑物侧积聚,扩散范围随时间逐渐趋于稳定,泄漏扩散达到稳定后表现出土壤层积聚、气云沉降、贴近建筑物积聚、气云扩散局限性的特征。风速主要影响天然气的扩散高度,对水平方向的扩散范围影响较小,风速与天然气扩散高度成反比。     

含硫天然气泄漏扩散事故后果三维数值模拟

含硫天然气泄漏扩散是一个非常复杂的扩散过程,它受复杂地形空间、不同风向、风速等各种条件的影响。为此,采用可行的计算流体动力学(CFD)对这一过程进行了三维数值模拟,根据龙岗001-81井含硫天然气泄漏扩散事故现场,利用ArcGIS软件提取该井周围2 500 m范围内的地形数据建立计算域物理模型,模拟了在多种工况下(不同地形、风向、风速)含硫天然气的扩散规律,对扩散结果进行规律性总结。     

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。     

天然气处理厂放空火炬影响分析与模拟计算

根据天然气处理厂的地理和气象条件,提出需要进行危险性评估的4种工况;采用喷射扩散模式计算喷射火焰的热辐射,模拟不同工况下,风速不同时的热辐射强度曲线;采用高斯三维模型计算气体扩散浓度,得出不同工况下,风速不同时气体扩散长度和高度,并对放空火炬紧急工况时不同风速下的气体扩散进行模拟。通过影响分析和模拟,得出该放空火炬在不同风速下,不使人员产生热辐射影响的最小安全距离。     

复杂山区地形高含硫气井安全防护距离研究

通过对国内某重大高含硫井喷事故进行调查,采用大涡模拟方法对3口井井喷气体扩散进行模拟,计算不同风速风向在事故中造成的灾难后果,得出地形因素对于灾难的影响。通过计算不同浓度下的扩散距离,提出分析及计算安全防护距离的方法。根据计算结果的综合分析可以看到,其浓度扩散的最远距离位于带状分布以内。     

Matlab在化学危险性气体扩散模拟分析中的应用

针对化学危险性气体扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程复杂的问题,利用Matlab软件的综合分析计算与绘图优势,提出了Matlab软件程序对化学危险性气体高斯扩散模型的安全分析计算方法,实现了化学危险性气体扩散的直观图形表示、浓度分布和伤害分区的准确划分,其最小分析步长准确度可以根据需要设置,在安全分析与评价中应用效果理想,有利于提高分析效率,减少工作强度.     

Matlab在危险气体扩散模拟分析中的应用

利用Matlab程序,并选取适当的气体扩散模型,对危险气体的扩散进行模拟和分析,不仅可以快速精确完成复杂的计算和分析, 输出对应数据图形,使得安全工作者直观和便捷地熟悉事故情况,及时作出决策,采取应急方案.通过对危险气体泄漏后的浓度计算和浓度等高线模拟等,迅速地判断事故周边区域的安全状态,等浓度曲线反映出了影响气体扩散浓度与大气稳定度和风速的关系.     

ALOHA在放射性污染物的Gaussian扩散模型中的应用

本文对发生核电事故发生以后放射性污染物的扩散模式进行了讨论,最终选用高斯模型对放射性污染物扩散进行了模拟研究。同时,针对扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程复杂的问题,应用ALOHA软件进行综合分析计算与绘图,对于消防部队快速、有效地处置核事故具有重要的理论指导。     

南山铁矿风场及扩散规律风洞模拟研究

以风洞模拟方式研究中性层结条件下南山铁矿凹山采场地域边界层风场特征,并以示踪气体扩散模拟方法给出该地域大气扩散参数的实验结果。     

LNG储罐泄漏危险性计算及影响因素分析

针对LNG储罐泄漏气体扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程复杂的问题,选取适当的气体扩散模型,对危险气体的扩散进行模拟和分析,绘制蒸汽扩散UFL(爆炸上限)、LFL(爆炸下限)、1/2LFL浓度等值线图,实现蒸汽扩散伤害分区的准确划分,提高了计算速率和精确度。并利用程序模拟分析了风速、地表粗糙度、泄漏速率等因素对LNG泄漏气体扩散影响。研究结果表明,当风速方向和泄漏源泄漏方向相同时,蒸汽扩散距离和危害范围随风速增大呈减小趋势;蒸汽在下风向扩散距离随着地表粗糙度的增大而减小;扩散距离和危害范围随泄漏速率的增大而增大。     

ALOHA在放射性污染物的Gaussian扩散模型中的应用

对核电事故发生以后放射性污染物的扩散模式进行了讨论,最终选用高斯模型对放射性污染物扩散进行了模拟研究。同时,针对扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程复杂的问题,实例应用了ALOHA软件进行综合分析计算与绘图,对于公共安全部门快速、有效地处置核事故具有重要的理论指导。然而,此应用软件也有一定的局限性,未考虑到放射性污染物特有的半衰期性质,给数值模拟带来了不准确性,在接下来工作中将进一步改进。     

河谷盆地内大气污染物扩散卫生防护距离确定方法的研究北大核心

讨论河谷盆地特殊复杂地形下,大气污染物扩散卫生防护距离的确定方法。通过采用AERMOD模式计算无组织排放面源距盆地边缘不同距离条件下的卫生防护距离,发现距离盆地边缘2 km以外,盆地的复杂地形对面源污染扩散影响很小,可按照平坦地形对待;距离盆地边缘2 km以内,盆地的复杂地形对面源污染扩散影响显著,此时应采用进一步预测法计算确定卫生防护距离。     

河谷盆地内大气污染物扩散卫生防护距离确定方法的研究

讨论河谷盆地特殊复杂地形下,大气污染物扩散卫生防护距离的确定方法。通过采用AERMOD模式计算无组织排放面源距盆地边缘不同距离条件下的卫生防护距离,发现距离盆地边缘2 km以外,盆地的复杂地形对面源污染扩散影响很小,可按照平坦地形对待;距离盆地边缘2 km以内,盆地的复杂地形对面源污染扩散影响显著,此时应采用进一步预测法计算确定卫生防护距离。     

CALPUFF与烟团模式在复杂地形环境风险评估中的比较分析

CALPUFF模式是一个多层、多物种、非稳态的烟团扩散模式,可以模拟时空变化的气象场对污染物输送、转化和清除的影响,其气象场由实际气象观测资料结合中尺度气象模式模拟结果、实际地形土地利用资料等根据质量守恒原理诊断给出。应用CALPUFF模式系统对四川省罗家寨气田典型的高含硫天然气集输管线破裂过程的风险影响进行了环境风险评估,并与该项目环评报告中用大气扩散烟团模式得到的风险评估结果进行对比。结果表明,CALPUFF模式从诊断风场得到的最不利气象条件以及最不利气象条件下的风场与大气扩散烟团模式指定的最不利气象条件和诊断风场存在较大差异,从而导致了H2S扩散的差异。其中,CALPUFF模式得到的最不利气象条件下各风向的瞬时严重伤害和半致死浓度值范围沿着山谷走向分布在东北、西北和南方,而大气扩散烟团模式模拟的结果也出现在其他方向。另外,CALPUFF模式模拟得到的30 min平均最大浓度分布结果中半致死浓度范围与其他模式结果一致,比大气扩散烟团模式结果小得多。     

南山铁矿风场及扩散规律风洞模拟研究

以风洞模拟方式研究中性层结条件下南山铁矿凹山采场地域边界层风场特征,并以示踪气体扩散摸拟方法给出该地域大气扩散参数的实验结果。