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.     

危险性重气介质在隧道内泄漏扩散数值模拟

采用CFD软件Fluent对隧道内运载危险性重气(氯气)的槽罐车在行驶过程中发生小孔泄漏导致的氯气扩散进行了数值模拟,得到危险性重气质量浓度随时间和空间的变化规律,分析了泄漏源位置改变产生的不同释放方式以及车体不同行驶速度对危险性重气泄漏扩散的影响。研究结果表明,在相同条件下,车子的速度越大,氯气泄漏产生的危害性越小;泄漏孔位于车体后部比顶部更危险,产生危害更大;泄漏后不同时刻隧道内危险距离及造成损失不同,对泄漏危险距离进行了分析和确定,得出了不同条件下的死亡半径和重伤半径。研究结果可为隧道内有害重气介质泄漏扩散引发的事故的预防和控制提供借鉴。     

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.     

含硫输气管道泄漏扩散多气团叠加计算模型

为研究含硫气输送管道全管径断裂后的失效影响,提出管道泄漏后硫化氢扩散浓度的计算方法。将管道泄漏过程等效为多个瞬时泄漏气团等时间间隔的连续释放,考虑管道压力变化、风速对泄漏气团的质量、喷射高度的影响,基于高斯烟团模型,对泄漏气团扩散过程中变化的气体浓度进行叠加计算,建立任意时刻沿下风向硫化氢体积分数分布的计算方法。根据输气管道泄漏扩散规律,确定大气扩散参数、各气团质量和喷射高度等基本参数,并以含硫体积分数为10%的输气管进行实例计算。结果表明:地面空气中的硫化氢体积分数在管道泄漏后沿下风向先增大后减小,影响范围不断向下风向延伸;且管径、压力越大,硫化氢在地面的影响范围越广。     

复杂街区脏弹恐怖袭击下放射性物质扩散模拟

为研究复杂街区"脏弹"恐怖袭击情景下的放射性物质扩散问题,以实体街区为例,基于欧拉模型,对街区内放射性物质扩散进行数值模拟,分析并总结复杂街区结构和不同风场条件下放射性物质的扩散特征。结果发现,同一风向下,当风速小于20 m/s时,风速越大,街区下风向出口处的辐射风险越高;当风速为10 m/s时,街区下风向各出口的总辐射风险最高,风速为6 m/s时风险最低。街区复杂结构对扩散的影响随风速的增大而增大;风速小于2 m/s时,近源处易形成大面积高浓度聚集,污染物整体呈高斯分布。研究表明:发生袭击时,应避免在下风向建筑物邻近区域或密集区域以及环形区域等位置停留,疏散时也应选择远离这些区域的出口。     

压缩天然气瓶组安全间距数值模拟研究

天然气气瓶组的安全间距是压缩天然气加气站内的主要安全参数之一.基于CFD软件的物质传输与反应模块建立了高压天然气的泄漏扩散数值模型.应用模型对天然气气瓶组的泄漏扩散进行了研究,并考察了不同泄漏孔径(0.01 m、0.02 m、0.05 m)对泄漏扩散所形成危险区域传输距离的影响.依据数值结果确定了天然气气瓶组的安全间距.研究结果表明: 该泄漏扩散模型能直观实时的显示不同时刻天然气泄漏扩散在模拟区域中的传输距离与浓度分布,因此可用于高压天然气泄漏扩散事故的分析和储存装置安全间距的确定.相关研究结论可以为高压天然气泄漏扩散事故的处理提供依据,为天然气加气站的设计以及高压天然气场合安全间距的确定提供参考.     

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。     

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。     

重气瞬时泄漏扩散的湍流模型验证

重气瞬时泄漏扩散研究对于保障公共安全等具有重要意义,数值模拟已经成为重要的研究手段之一,但湍流模型对重气扩散模拟的影响还需进一步探讨。本文利用CFD软件对英国健康和安全执行局(HSE)开展的氟利昂12场地扩散实验进行了模拟,分析了在相同边界和初始条件设置下2种不同进口湍流条件和3种不同湍流两方程模型Standard k-ε、Realizable k-ε、RNG k-ε对扩散介质浓度分布的影响,结果表明湍流初始边界对于模拟结果影响不大,而采用Realizablek-ε模型的模拟结果与实际情况更接近。     

含硫天然气管道中毒潜在影响半径计算方法

含硫天然气的泄漏会造成人员中毒,严重威胁管道附近人员的生命安全,ASME标准中推荐的潜在影响半径计算模型不适用于含硫天然气管道。常用气体扩散模型忽略泄漏气体的喷射作用导致中毒影响半径计算结果过于保守,因此首先分析含硫天然气管道泄漏特点,考虑泄漏气体喷射高度和泄漏速率的变化对硫化氢地面体积分数的影响,基于天然气泄漏扩散规律建立了不同时刻烟团和烟羽体积分数叠加表征的硫化氢中毒潜在影响半径R计算模型。考虑截断阀紧急关闭影响,按照30 s时间提出了泄漏速率分段计算依据,并合理确定了瞬时泄漏气团质量Q、连续性泄漏源强q、扩散参数以及泄漏气团中心高度H等基本参数。针对不同压力、管径、硫化氢体积分数条件,进行了中毒影响半径、热辐射潜在影响半径及忽略喷射高度的影响半径对比分析,合理提出了按照中毒潜在影响半径确定含硫天然气管道潜在影响半径的计算方法。     

风幕阻止飞机喷漆厂房内可燃气体扩散的数值模拟

应用FLUENT软件中的大涡模拟模型对飞机喷漆厂房内风幕的有效性进行了研究。以某一飞机喷漆厂房内的局部为原型构建网格模型,针对若干种工况,对甲苯蒸气的扩散过程进行了数值模拟,主要研究了甲苯量和风幕速度对甲苯扩散的影响规律。对计算结果进行分析,得到了不同工况下能有效阻止甲苯扩散的临界风幕速度,研究表明在飞机喷漆厂房内设置风幕,只要风幕速度不低于该种工况下的临界风幕速度,就可有效阻止甲苯扩散,降低厂房内可燃气体的爆炸危险性。     

泄漏场内典型房间泄漏孔对室内重气扩散的影响研究

模拟了泄漏场内典型房间的重气扩散过程。对比了不同泄漏孔位置及泄漏孔迎背风条件下房间内重气的扩散情况。数值模拟结果表明,当单一泄漏孔存在且泄漏孔迎风时,泄漏孔在高度方向上的尺寸对有毒有害重气在室内的扩散过程影响最为明显;当单一泄漏孔存在且泄漏孔背风时,房间内重气扩散缓慢,房间内相对安全;当前后墙都存在泄漏孔时,重气的扩散是最为迅速的,对于室内人员来说,这种情况也是最为危险的。     

危险物质意外泄漏的重气扩散数学模拟(2)

危险物质泄漏事故常常形成比空气重的气云 ,鉴于重气扩散与中性或浮性气体扩散有着明显的区别 ,国外已经开发了大量的不同复杂程度的重气扩散模型。本文综述了唯象模型、箱及相似模型、浅层模型和三维传递现象模型的基本原理和模拟方法 ,以及各类模型的优缺点。     

危险物质意外泄漏的重气扩散数学模拟(1)

危险物质泄漏事故常常形成比空气重的气云 ,鉴于重气扩散与中性或浮性气体扩散有着明显的区别 ,国外已经开发了大量的不同复杂程度的重气扩散模型。本文综述了唯象模型、箱及相似模型、浅层模型和三维传递现象模型的基本原理和模拟方法 ,以及各类模型的优缺点。     

重烟羽扩散的风洞模拟实验研究

介绍利用风洞研究重气烟羽扩散特征以及围墙和树对其影响.实验使用的源是地面上的圆形面源.通过实验,提出了基于"变形源"假设的重气烟羽扩散物理过程;发现围墙在低Froude数下对重气烟羽有阻挡作用,而树对重气没有阻挡作用,但对"变形源"的形状有影响;从对危险气体的防护角度看,对测量范围的围墙外,围墙的防护效果明显,而围墙外加树与否影响不大.     

危险物质意外泄漏的重气扩散数学模拟（1）

危险物质泄漏事故常常形成比空气重的气云,鉴于重气扩散与中性或浮性气体扩散有着明显的区别,国外已经开发了大量的不同复杂程度的重气扩散模型。本文综述唯象模型、箱及相似模型、浅层模型和三维传递现象的基本原理和模拟方法,以及各类模型的优缺点。     

重气泄漏扩散事故后果评估系统研究

分析重气扩散过程和影响因素,对目前主要应用的唯象模型、箱及相似模型、三维流体力学模型、浅层模型等4类模型进行比较分析并介绍基于浅层模型发展而来的SLAB模型。根据重气浓度划分致死区、重伤区、轻伤区和吸入反应区等4个等级的事故后果评估区域。以Visual Basic和Fortran为开发工具,通过TECPLOT进行图形可视化输出,建立基于SLAB模型的重气泄漏扩散事故后果评估系统和重气理化参数信息库。该系统通过重气理化参数和重气泄漏的初始状态和气象条件,以可视化方式直观表现不同等级的事故后果评估区域。     

重气连续泄漏扩散的风洞模拟实验与数值模拟结果对比分析

将重气连续泄漏的风洞模拟实验结果与SLAB重气扩散模型的预测结果进行了对比 ,分析了实验结果与模型预测结果的一致性 ,剖析了重气连续扩散的特点 ,特别是风速对重气连续泄漏扩散的影响 ,提出了在风洞模拟实验及扩散模型方面下一步应做的工作     

危险物质意外泄漏的重气扩散数学模拟（1）

危险物质泄漏事故常常形成比空气重的气云，鉴于重气扩散与中性或浮性气体扩散有着明显的区别，国外已经开发了大量的不同复杂程度的重气扩散模型。本文综述唯象模型、箱及相似模型、浅层模型和三维传递现象的基本原理和模拟方法，以及各类模型的优缺点。     

危险物质意外泄漏的重气扩散数学模拟（2）

危险物质泄漏事故常常形成比空气重的气云，鉴于重气扩散与中性或浮性气体扩散有着明显的区别，国外已经开发了大量的不同复杂程度的重气扩散模型。本文综述了唯象模型、箱及相似模型、浅层模型和三维传递现象模型的基本原理和模拟方法，以及各类模型的优缺点。