重气扩散研究现状与进展

从重气扩散机理出发,分析了重气的形成原因、扩散过程及扩散影响因素。概述了国内外开展的一系列试验,总结了重气扩散数学模型的研究现状。指出重气扩散的进一步研究应该充分考虑气体多相组分与初始释放状态以及热效应等对扩散过程的影响,并在此基础上建立起能反映真实复杂体系流动的数学模型。     

重气泄漏扩散试验研究综述

介绍重气泄漏扩散试验(包括全规模大型现场试验和实验室模拟试验)的研究进展.全规模大型现场试验的试验场景与真实场景一致,通过现场试验得到的数据可靠且可以观察到一些独特的试验现象.实验室模拟分为水槽模拟和风洞模拟,其中水槽模拟的可视化效果好,直观性很强.当水槽模拟采用盐水时,盐水流动速度小于重气,易获得其涡旋结构照片,而且试验在液体内部进行,无毒性或腐蚀性,比较安全.风洞试验和水槽模拟都不需要花费大量财力、物力且结果可靠,为数值模拟提供了数据.本文通过分析重气试验的研究现状,指出了风洞试验的研究方向.     

危险物质重气扩散研究综述

在描述重气扩散过程的基础上,分析了重气扩散的影响因素.对国内外已有的典型重气扩散数学模型进行描述,主要包括唯像模型、一维模型、流体力学模型和浅层模型,指出了模型的优缺点和使用范围,同时提出了重气扩散研究中存在的一些未解决的问题.     

城市重气扩散模型SLAB-URBAN外场试验模拟验证

研究适用于模拟城市中危险化学品扩散的重气扩散模型SLAB-URBAN.模型中考虑了城市冠层内风的特征,即引入基于城市形态学的风速廓线计算方法.分别采用SLAB-URBAN模型和SLAB模型对2000年盐湖城的重气扩散试验进行模拟,主要验证下风方向不同观测距离的气体最大小时平均浓度与源释放速率的比值.结果表明,SLAB-URBAN模型的模拟结果比SLAB模型更接近观测值.从应急反应和安全角度上来说,SLAB-URBAN模型也符合实际工作的需求.     

重气扩散的数值模拟模型验证

重气泄漏扩散事故是经常发生且危害较大的一种事故形式 ,由于重气的密度大于空气 ,因此重气往往沿地面扩散 ,泄放物质进入人体将引起中毒事故 ,若泄放物质被点燃或引爆将引起大规模的燃烧爆炸事故。本文给出了描述重气扩散过程的数值模拟模型及计算方法 ,并采用本文提出的模型和算法 ,对ThorneyIslandTrial008实验进行了数值模拟 ,模拟结果与实验结果符合较好 ,说明本文提出的模型和算法是适用的。     

复杂地形条件下重气扩散研究进展

随着经济的迅速发展,复杂地形条件下的重气扩散研究越来越受到重视.实验研究和数值模拟研究是2种比较有效的研究手段.对目前大型现场实验和风洞实验进行描述,同时对开发的数学模型(箱模型、三维传递模型和浅层模型)作了介绍.最后,针对各类模型的基本原理和优缺点进行比较,同时指出了复杂地形条件下重气扩散的研究方向.     

重气扩散的数值模拟

易燃易爆有毒物质泄漏事故常形成比空气重的气云 ,国外已开发了大量不同复杂程度的重气扩散模型 ,其中数值模拟已成为快速发展的领域。本文综述了重气扩散的湍流模型 ;还描述了数值模拟的计算方法及其准确性 ;最后分析了目前存在的问题 ,提出了今后的发展方向。     

重气扩散的数值模拟模型验证

重气泄漏扩散事故是经常发生且危害较大的一种事故形式,由于重气的密度大于空气,理气往往沿地面扩散,泄放物质进入人体将引起中毒事故,若泄放物质被点燃或引爆将引起大规模的燃煤爆炸事故。本文给出了描述重气扩散过程的数值模拟模型及计算方法,并彩用本文提出的模型和算法。对Ｔｈｏｒｎｅｙ Ｉｓｌａｎｄ Ｔｒｉａｌ ００８实验进行数值模拟,模拟结果与实验结果符合较好,说明本文提出模型和算法是适用的。     

水幕抑制重气云扩散的研究进展

在分析重气云危险性的基础上,指出了水幕抑制重气扩散的方法.对水幕的结构、影响因素和作用机理进行了阐述,对目前国外进行的实验进行了简单的描述,并对各类模型的优缺点以及基本原理进行了概括,最后指出了未来水幕抑制重气扩散的实验和理论研究方向.     

风作用下街区内重气扩散模拟方法研究

为模拟在风作用下重气泄漏在街区内近地扩散,基于细胞自动机-气团模型对其进行了模拟。宏观层面上将气体视为多个气团的集合,利用细胞自动机构建了重气在风作用下的运动模型。气团特征可表示为模型Qi(珗V0i,xi,yi),影响半径D是基于高斯模型确定的,并用以区分浓度梯度扩散Sd和自由扩散Sf,确定了风在街区内的强度分布,并设定边界接触条件。假设了模拟的市内环境,使用该模型在风速u=0.75m/s状态下模拟氨气扩散,并研究了不同时刻风进入街区对扩散的影响。结果表明:该模型能模拟在给定的稳定风场下的重气连续扩散及其特征;能模拟风在不同时刻通过整个街区对扩散的变化影响及其特征,从而为设计逃生路线和灾害控制提供依据。     

基于CA-气团模型的市内重气扩散模拟与研究

针对市区内的固定地点出现重气泄露,并在街区内近地扩散的事实,构造了基于细胞自动机(Cellular automata)-气团模型,用以进行上述情况模拟.将气体的宏观扩散等效视为多个气团,使用细胞自动机生成气团的运动模型.将气团的特征表示为Qi(→V0i,xi,yi),参考高斯模型确定影响半径D用以区分浓度梯度扩散Sd和自由扩散Sf,并构造了边界接触条件.假设了模拟的市内环境,使用该模型在大气稳定状态下模拟氨气扩散.结果表明:气团的扩散符合实际情况,其在某区域的个数可以代表该区域重气浓度.模拟过程中也表现出了传统模型不具备的扩散特征,这些特征与重气的实际扩散过程更为相近,从而便于逃生和灾害控制.     

An alternative CFD tool for gas dispersion modelling of heavy gas

The numerical simulation of gas dispersion is of great importance in various areas of engineering such as optimisation, synthesis of chemical process, petroleum industry and process safety. The OpenFOAM (Open Field Operation and Manipulation) code is a free and open source computational fluid dynamics (CFD) program. The current research is focused on the development and customisation of a computational tool for handling gas dispersion of heavy gases, such a LNG and CO₂. The novel CFD tool relies on OpenFOAM framework. The core of the work is based on the OpenFOAM solver rhoReactingBuoyantFoam to handle gas dispersion. A series of CFD simulations has been performed for methane and CO₂. The source term of the former is modelled by HSM (Hybrid Switch Model). The model comprises contribution from HEM (Homogeneous Equilibrium Model) approach, frozen model and non-equilibrium model for CO₂ leak. The novel approach switches between equilibrium and non-equilibrium conditions based on the meta-stable parameter on the grounds of thermodynamics and experimental observations. Good agreement with experimental data is observed. Numerical findings for methane leakage from the proposed CFD tool are compared with experimental data and FLACS. Good agreement is observed.     

一种瞬间泄漏重气扩散模型的探讨

在对现有盒子模型进行分析研究的基础上,结合高斯模型,建立了一种新的瞬间泄漏重气扩散模型（BOX GM）。BOX GM模型具有形式简单、容易编程和运算时间短等特点。将BOX GM模型模拟结果与Throney Island Trials系列试验的7组代表不同类型大气环境下的现场试验数据进行了比较,同时与IIT Heavy Gas Model 模型的模拟结果也进行了对比,结果表明,BOX GM模型的模拟精度较高。     

Influence of the shape of mitigation barriers on heavy gas dispersion

Regasification plants have become an emerging risk because their numbers are increasing and concern from the general population towards these systems has grown. Consequently, there is increased interest in investigating the effect of mitigation measures to limit the impact of large accidents on the population living close to the plant. Among the various possible mitigation measures, physical barriers present several advantages; however, it is known that the necessary barrier height can became impracticably large to be effective in mitigating the consequences of a large LNG release. Therefore, computational fluid dynamics models were used in this work to analyze the performance of mitigation barriers with different shapes to investigate the possibility of increasing mitigation barrier efficiency by simply changing the main geometrical characteristics of the barrier such as roughness, battlements, or even holes.     

大型罐区油气扩散规律的CFD数值模拟研究

本文详细介绍了利用ANSYS公司CFX5．7软件模拟罐区油气扩散过程及其浓度分布规律,发现了罐壁、防火堤对油气浓度分布和流动的影响特征,认为使用CFD方法能够数值模拟重气扩散过程中的传热、传质、湍流等复杂物理现象,并且能够考虑复杂地形、建构筑物对流动规律的影响,具有很好的应用前景。     

山地地形重气扩散模拟中湍流模型的选择

针对类似开县井喷的毒气扩散事故,研究山地地形条件下如何合理选择湍流模型对重气扩散进行大范围数值模拟.在初始条件和边界条件相同条件下,采用密切值法对6个BANS模型(RSM、标准k-ε、RNG k-ε、可实现k-ε、标准k-ω和SST k-ω)的计算结果进行多方案选择,同时参考模拟中所消耗的CPU时间,使选用的模型尽可能在"计算精度"和"计算时间"之间取得平衡.结果表明,对山地条件下的大范围毒气扩散事故的模拟,采用标准k-ε模型时可在"计算精度"和"计算时间"之间取得较好平衡.可见,对山地地形条件下大范围重气扩散的数值模拟宜采用标准k-ε模型.     

Worst-case identification of gas dispersion for gas detector mapping using dispersion modeling

To quickly and accurately quantify the material release in process units, gas detectors may be placed according to the results of gas dispersion modeling. DNV's PHAST software is one of the most useful and reliable tools for material dispersion modeling. In this software, fluid dispersion is modeled based on the process conditions, the weather conditions and the specifications of the material release point. However, varying weather conditions throughout the year and the exact determination of the release point on the plot plan and the release elevation are problematic; these issues cause the results to be non-exact and non-integrated. Choosing the most appropriate conditions is challenging. In this paper, a scheme was provided to select the most appropriate conditions for gas dispersion modeling. This scheme approaches modeling based on the worst-case scenario (the situation in which the dispersed gas reaches the detector later in comparison to the other cases). Therefore, different weather conditions, release elevations and release points on the plot plan were modeled for an absorber tower of the Gonbadli Dehydration Unit of the Khangiran Refinery. The worst case of each release condition was then chosen. Finally, gas detectors were placed using the gas dispersion modeling results based on the worst-case scenario.     

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。