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.     

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。     

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     

敞开空间水幕抑制阻挡非水溶性有害重气扩散的试验研究

通过室外水幕抑制阻挡CO2扩散试验分析了CO2泄漏时的体积分数分布,探讨了水幕压力、水幕到泄漏源距离、泄漏源高度对水幕抑制阻挡重气云扩散能力的影响,得到了不同初始条件下的水幕稀释效率.结果表明:水幕压力越大,抑制效果越好;泄漏源到水幕的距离较近时,CO2容易穿透水幕;泄漏高度低于水幕高度时,泄漏高度越高,水幕抑制效果越差.在此基础上得出了扇形水幕抑制阻挡重气云扩散机理,即向上喷射的扇形水幕是通过垂直向上的机械趋散作用、空气卷吸等将重气向上驱散,从而达到抑制阻挡非水溶性重气的目的.     

高原山区城市重气泄漏扩散的风洞试验研究

进行重气泄漏扩散环境风洞试验,研究高原山区城市中重气泄漏扩散规律.结果表明,高原山区城市重气泄漏扩散存在1个危险风速,该风速下环境中重气浓度达到最大值,同时黏滞系数也达到最大值.通过多项式拟合可求出危险风速.当地年平均风速条件下,重气浓度随下风距离增加而减小,而在排放源下风向500 m外,随着距离的增加,重气浓度的变化趋缓;重气浓度在横风向上呈偏态分布;在垂直方向上随着高度的增加而减小,而高度超过20 m后重气浓度随高度的变化较小.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高压天然气非恒定速率泄漏扩散数值模拟研究

为保障天然气工业安全生产与运营,以某天然气储配厂为例,采用等效喷嘴和过程模型,利用FLACS软件对罐区高压天然气非恒定速率泄漏扩散进行数值模拟,考察环境风速及泄漏时间对气体泄漏扩散的影响.结果表明:储存压力为1.05 MPa的天然气储罐发生泄漏会产生欠膨胀射流,泄漏初期具有447.44 kJ的高动能,并在近场扩散起主导...     

Experimental research of flow rate and diffusion behavior of nature gas leakage underwater

In order to assess the potential risk of pipeline underwater leakage, a self-designed experimental setup is carried out to study the gas release rate and dispersion behavior in different release scenarios. A transparent organic glass tank with dimension of 1 m × 0.5 m × 0.5 m (height × width × length) was placed in a wind tunnel. The release pipeline made by stainless-steel with diameter of 25 mm were used to simulate for variation release depth. The different size and shape of leakage orifices in 1 mm, 3 mm, 5 mm in round and 3.5 × 2 mm, 7 × 1 mm in rectangle were designed for comparison. The medium of methane gas was released from the controllable cylinder. The variation parameters of flow rate and pressure were measured by a flow meter and pressure gauge respectively. A high speed camera was employed to recorded the phenomenology of dispersion characteristics and breakup process for a wide range of orifice size in the time-resolved images. The dynamic plume diameter on water surface was measured by a Vernier caliper placed above the water tank. The considered factors including orifice size, leakage pressure and water depth effect on gas flow rate and dispersion behavior was quantitative investigated. The fitting correlation between the gas flow rate and variation parameters can provide fundamental information for evaluation the hazard consequences of gas release in engineering application.     

架空及埋地天然气管道泄漏扩散数值研究

天然气在管道运输过程中,由于含硫等腐蚀性气体对管道内壁的腐蚀作用,在管内其他压力的作用下,会引起穿孔泄漏。泄漏后的天然气扩散后,可能会引发火灾、中毒或爆炸。因此,进行天然气管道泄漏扩散及数值模拟研究,对管道输送安全运营和保障人生财产安全意义重大。该文利用CFD软件对架空及埋地含硫天然气管道穿孔泄漏后的甲烷、硫化氢气体的扩散进行了数值模拟。结果表明,受土壤毛孔阻力的影响,埋地天然气管道泄漏爆炸范围比架空天然气管道泄漏要小,但其在地面的影响时间长,硫化氢的中毒范围比架空要低30m左右。为天然气的安全输送及环境保护提供了理论依据。     

混合气体爆炸性现场测试实验研究

为测定现场可燃混合气体的爆炸性,对比分析了国内外实验室爆炸极限的测定装置及爆炸性判定方法,设计研制了混合气体爆炸性现场测试装置。装置实现了爆炸性环境现场的自动采样、超高温点火、高速压力和温度测定及爆炸性自行判定。开展了丙烷、乙烯和液化石油气等典型可燃气体爆炸性实验,提出了基于压力和火焰温度变化相结合的气体爆炸性判定指标,改变了传统目测判定方式。研究结果表明:20 L球和1 L爆炸腔以爆炸压力提升来判定,比管式法测定的爆炸极限范围窄,以压力提升量5%~10%判定较适宜;1 L爆炸腔以爆炸过程温度提升量来判定,爆炸极限范围比以爆炸压力提升量判定宽,与目测观察的管式测定法相比,略宽于管式测定法和大部分文献数据。     

空间阻塞对室内燃气泄漏爆炸影响研究

以餐饮企业的熟食操作间为例建立物理模型,通过CFD方法模拟不同空间阻塞度下天然气泄漏爆炸情形。研究结果表明:阻塞率在99.95%~100%时,燃气浓度呈现反抛物线式上升。空间阻塞率在99.982%时（开敞面积1 m2）,泄漏1 200 s,熟食操作间燃气浓度值可达6%;空间阻塞率在99.955%（开敞面积2.5 m2）~100%时,燃气爆炸后熟食操作间内产生的超压最大值均大于30 kPa;当空间阻塞率在99.991%（开敞面积0.5 m2）~100%时,设定工况下爆炸超压随空间阻塞率呈指数式增加。研究认为,空间阻塞率在99.95%以上,燃气泄漏极易形成可燃蒸汽云,发生爆炸产生冲击波超压能够毁坏建筑物,在生产和生活中,对于有燃气使用的空间,应尽可能降低空间阻塞率,以避免可能的燃气泄漏形成危险域和爆炸形成过高冲击波超压。     

毒气泄漏扩散风险的参数不确定性分析

有毒气体泄漏扩散受很多不确定性因素的影响,为了分析和评估影响毒气泄漏扩散的风速和泄漏速率的变化和不确定性,采用蒙特卡罗模拟和基于Wilks公式容许限的非参数统计法,通过抽样计算得到“95/95准则”下的毒气泄漏扩散地面浓度分布,计算了有毒气体泄漏扩散的不同风险等级的影响范围和风险概率曲线。以氨气泄漏事故为例进行实例分析,结果表明,相对于以确定性参数得出的氨气泄漏扩散浓度分布,引入参数的不确定性评估,更能贴合泄漏现场存在不确定性因素的实际情况,更有利于人员的安全和应急疏散管理。