氯气泄漏扩散影响因素的数值模拟研究

基于FLUENT的物质传输模型建立氯气泄漏扩散模型,针对不同泄漏速率、外界风速、障碍物类型等对氯气泄漏扩散进行数值模拟.结果表明,泄漏速率较大时,重气效应明显增大,下风向形成的高浓度区增大;外界风速对重气扩散浓度和扩散危险性区域有很大影响,风速较大时,重气云在下风向的扩散速率增大,在水平侧风向的扩散速率减小,在泄漏源和障碍物附近的停留时间减少,形成的危险区域较小;不同的地表条件是影响重气扩散的重要因素.     

基于等价气云爆炸风险评估的气体防护区域定量划分

目前对危险气体泄漏防护区域的划分方法主要为定性方法,难以对具体场景定量表征,进而无法用于风险防控系统的设计规划。本文在等价气云理论的基础上,基于爆炸事故后果风险评估,提出一种定量划分气体防护区域的方法。综合考虑气体泄漏概率、风速风向联合分布概率等现场特征要素,运用高斯扩散模型,得到气体泄漏扩散的等价气云体积以及气体泄漏扩散风险集合,并进行泄漏场景筛选。针对扩散风险较大的场景进行点火概率分析,利用多能法计算气云爆炸影响范围,对气云爆炸事故进行风险评估得到爆炸事故后果风险集合。在ALARP标准与火气系统探测器场景覆盖率的指导下,依据不同装置区域的风险值确定气体防护区域等级定量划分标准。通过某LNG接收站案例分析,可定量得到不同装置的防护区域等级,实现针对具体泄漏场景的气体防护区域等级定量划分。数值计算表明,气体防护区域定量划分可为火气系统探测器布设提供理论支持。     

天然气泄漏扩散规律的CFD仿真

天然气管道泄漏后气体的扩散受到管道运行情况和周围环境的影响,气体在泄漏孔处的喷流规律较为复杂,以CFD方法为基础,使用ANSYS软件对泄漏点及其周围环境进行建模,对不同工况进行模拟,分析运行压力、风速和泄漏孔径对气体扩散的影响,从而得到天然气管道泄漏后气体的扩散规律,证明泄漏范围与输送压力和泄漏孔径成正相关,风向和风速分别影响泄漏云的扩散方向和扩散速度。     

大型LNG储罐连续泄漏扩散过程影响因素的分析

考虑接收站内大型液化天然气（LNG）储罐泄漏射流、液池蒸发、气云扩散3个过程的特点,结合相平衡原理和气体连续扩散高斯模型,采用欧拉多相流模型进行数值模拟,并开展风速、泄漏速率和地面粗糙度对其影响的研究。结果表明：大型LNG储罐连续泄漏气云扩散过程按泄漏扩散的形态可分为重气扩散（气云受热）、被动扩散、稀释消散3个阶段;在LNG储罐背风面泄漏口附近形成24m区域内的回流和大尺度漩涡,该区域的风速减小了70%~80%;随着风速增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别减小了20%,增大了50%,减小了23%,且甲烷浓度为0.5LFL的水平扩散最远距离和液池扩展长度均随风速的增加而减小;随着泄漏速率的增加,射流长度、池长和池径均有所增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别增加了42m、33m和45m;随着地面粗糙度的增加,池径和池长均减小,气云前端扩散面高度分别增加了15.5m、25m和16m。另外,通过研究风速、泄漏速率、地面粗糙度3个因素对LNG气云扩散的影响,确定LNG气云扩散水平方向和高度方向上的敏感影响因素。     

有风情况下氯气泄漏扩散数值模拟研究

采用流体力学软件FLUENT的物质传输模块对不同风速情况下氯气绕障碍物泄漏扩散过程进行了数值模拟,获得了计算区域内风流场分布以及氯气泄漏随时间变化的扩散规律。结果表明在障碍物背面会形成漩涡,风流不畅使有害气体积聚不易扩散,且氯气泄漏过程存在明显的重气效应,容易向地面沉降,建筑物前方近地面处为氯气扩散高浓度区。当风速较小时,氯气扩散较慢,在越过障碍物时有直接向地面沉降趋势;当风速增大时,氯气云团在下风向扩散速率明显增大,在垂直方向扩散速率减小。     

化工厂液氨储罐泄漏氨气扩散的影响因素研究

以某化工厂低温常压液氨储罐为研究对象,采用phast软件建立了液氨储罐泄漏模型,分析了泄漏孔径、泄漏高度、大气稳定度、地面粗糙度及环境风速对氨气泄漏扩散浓度变化的影响。结果表明：当泄漏孔径超过20 mm时,氨气泄漏扩散浓度及范围大幅增加,应定期巡检,在小泄漏孔径时及时采取补漏措施;当泄漏高度为4 m时,高度1 m处氨气浓度最大,应注意此高度罐壁的腐蚀程度,当泄漏高度达到13 m时,高度1 m处氨气浓度为0,对地面无影响;当大气稳定度升高时,氨气向下风向扩散的距离明显增大;随着地面粗糙度的增加,氨气浓度分布整体明显降低;当环境风速低于2 m/s时,氨气扩散影响范围和最大浓度均较高,应加强巡检。     

注射成型保压阶段气体吸附扩散行为分子动力学模拟

构建了包含4条聚合度为40的全同立构聚苯乙烯(iPS)、间规立构聚苯乙烯(sPS)和无规立构聚苯乙烯(aPS)等6种PS分子链晶胞模型,采用Monte Carlo法分析研究了氧气/氮气(O_2/N_2)在PS熔体中的平衡吸附情况,引入Compass力场对温度-压力耦合效应下O_2、N_2纯组分及混合组分在PS熔体中的扩散行为进行分子动力学(MD)模拟。结果表明,在不同结构的PS熔体中,O_2/N_2混合状态下可以提高气体的总体吸附作用,但却抑制了纯O2或纯N2的吸附能力;混合气体能在一定程度上提高气体的扩散能力;O_2/N_2在PS熔体中扩散能力的强弱受PS主链活跃性和溶剂气体分子体积的影响;气体在不同结构的PS熔体中的扩散行为是从非爱因斯坦扩散到爱因斯坦扩散的转变过程,且以跳跃式、孔穴扩散形态存在。     

基于高斯烟羽模型的山区含硫天然气泄漏扩散研究

为了预测含硫天然气泄漏后危险气体的扩散浓度和地形对气体扩散的影响,以高斯烟羽模型为基础,结合当地的实际环境,开展了含硫天然气在不同地形条件下连续泄漏的模型分析,并利用MATLAB对该气体的扩散进行计算,得出了相应的下风向气体的扩散浓度及其危害距离。结果表明:不同的地形条件下,含硫天然气扩散的距离和浓度不同。在下降地形中,气体浓度不会太高,但是泄漏范围较大;在上升地形中,泄漏气体易于在山体前聚集,少数气体绕山泄漏,但浓度急剧降低;在先下降后上升地形中,泄漏气体易于在下降地形和山体链接处聚集。     

硫磺装置酸性气泄漏事故影响因素研究

针对石化厂区硫磺回收装置酸性气泄漏事故进行了模拟分析,选用CFD软件FLACS,模拟了不同因素对酸性气泄漏事故后果的影响。结果表明:泄漏方向对扩散影响最为显著,与泄漏方向垂直向上相比,泄漏方向水平于地面的扩散浓度明显增高,事故后果更加严重,且气云核心更加接近泄漏源;风速越快,扩散速度越快,其与风速成近似比例关系;泄漏高度越高,硫化氢气云在地表沉积的区域越远,这对气体检测仪的布置有所影响;泄漏孔径主要影响扩散浓度,其与泄漏孔面积成近似比例关系。该结果对情景构建工作中最坏事故场景的确定以及企业的事故应急疏散具有一定的指导意义。     

液氯泄漏扩散及其危险范围的预测

基于传质学、流体力学、大气扩散学的基本原理,以某生产二氯丙烷的化工企业的液氯储罐泄漏为例,假设液氯储罐发生瞬时泄漏,利用气体湍流扩散微分方程,对泄漏气体的扩散行为进行建模和简化,建立了相对应的泄漏气体扩散浓度分布模型。然后通过计算大气稳定度以及扩散参数,求得氯气云团扩散形成的中毒危险区范围和氯气云团消散失去毒害作用需要在下风向扩散的距离,计算结果可对有毒有害气体泄漏后预测扩散危险区范围提供相关的依据。