地质封存中CO2泄漏的非稳态扩散数值模拟研究

针对碳捕集与封存技术中泄漏监测的难点,利用数值模拟方法研究了地质封存中CO2泄漏的非稳态扩散,以及不同的垂直风廓线形式、大气、地形等因素对非稳态扩散模拟结果的影响,探索了地质封存中CO2泄漏扩散的分布规律.研究结果表明:不同风廓线下CO2泄漏的扩散规律基本一致,仅在垂直方向上CO2的体积分数略有差异;大气层结不稳定程度越高,越有利于泄漏气体的扩散;风速越大,扩散达到稳定所需要的时间越短,稳定的CO2的体积分数越小;大气温度越高,同一高度上稳定的CO2体积分数越大,越有利于泄漏气体的垂直扩散;地表面粗糙度越大,越有利于垂直湍流波动的形成,当水平扩散减慢时,CO2达到稳定所需要的时间延长.     

桶灌室CS_2气体连续泄漏扩散的三维数值模拟

以某CS_2桶罐储存室为对象,利用Fluent软件对CS_2连续泄漏扩散进行数值模拟,研究CS_2扩散规律及影响因素。结果表明:无风状态下,CS_2扩散速度较小,以泄漏源为中心沿四周近地面扩散且易在墙角积聚;障碍物的存在对CS_2扩散速度有一定的阻碍作用;不同的泄漏位置形成的CS_2爆炸极限范围不同,水平泄漏比垂直泄漏更易积聚,更危险;不同通风速度对CS_2扩散速度影响较大,通风速度越大,泄漏危险域越小。研究结果可对CS_2桶罐储存室室内CS_2泄漏扩散的危险域进行有效预测,为泄漏预警装置安装、防爆叉车主动防护系统的构建及泄漏事故应急方案提供参考。     

基于Fluent软件的氨气泄漏扩散研究

本文基于Fluent软件对于氨气储罐的泄漏进行模拟,研究在不同风速、不同风向以及设置障碍物下对氨气扩散的影响.研究表明,氨气在自然扩散时呈蒲扇形沿着风向扩散;风速越大氨气在水平风速方向上扩散距离越远,污染范围也越大;风向与氨气泄漏口位置水平垂直时,氨气首先垂直于风向扩散一定距离,然后再沿水平风向扩散;障碍物对氨气的扩散速度和范围具有阻碍作用.     

室内空间重气泄漏扩散过程的影响因素

以CO2为对象,对室内空间重气扩散过程进行实验研究,考察泄漏源强度、泄漏源高度和开窗对室内CO2扩散过程的影响。结果表明:CO2在室内空间泄漏扩散后有明显的沉降和分层现象。CO2浓度和浓度上升速率随着高度的增加而减小。随着泄漏源强度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均增加,远离地面处CO2浓度值略有上升。随着泄漏源高度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均减小,远离地面处CO2浓度增加。当泄漏源高度较高时,虽然近地面处的CO2浓度相对有所减小,但整个空间都会有较高CO2的气体分布,危险性更大。室外静风条件下,在高位开窗时,空间内CO2浓度没有明显的降低;但在低位开窗时,近地面处CO2浓度明显降低,但远离地面处,CO2浓度降低幅度较小。     

受限空间重气扩散水幕的稀释阻挡效果

以CO2气体为对象,对受限空间水幕稀释阻挡重气泄漏扩散进行研究,考察水幕安装高度、水幕与泄漏源的距离、水压对水幕稀释阻挡效果的影响.结果表明:在水幕高度为1.2m时,水幕下风向所测得的CO2体积分数最小,水幕的稀释阻挡效果最好 ;当水幕距泄漏口越远时,水幕的阻挡效果越差,当达到1.5m以后时,水幕对CO2的阻挡效果基本不变;当水压越大时,水幕的稀释效率越高,水幕下风向气体浓度越低,水幕的阻挡效果越好.水幕主要是通过物理阻隔、机械驱散作用以及空气卷吸混合稀释等方式来对泄漏扩散气体进行稀释阻挡的.     

自然通风条件下室内CO2扩散浓度变化的数值模拟

探究室内危险性气体泄漏后的扩散特性及危害区域的影响,采用CFD软件FLUENT对室内自然通风条件下CO2连续泄漏扩散浓度的变化过程进行了数值模拟,研究CO2扩散过程的浓度场分布和危害区域变化规律,并比较CO2连续泄漏的风洞实验结果与数值模拟结果。结果表明:CO2在重力的作用下,泄漏后向空间的下方扩散,形成气体积聚,浓度逐渐延长,梯度变化较大,出现分层现象,并形成危害区域。随着时间的延长,室内各点的浓度增加,危害区域逐渐变大,并向上方移动;实验数据和模拟结果吻合较好,证明FLUENT可以较准确地模拟室内CO2的扩散过程。     

水下油气水平释放与垂直释放时扩散规律的比较

为了比较油气水平释放及垂直释放时的扩散规律,利用Gambit软件,建立水槽模型,在FLUENT中进行溢油后油气扩散的模拟,分析了不同泄漏方向及不同泄漏速度下油气的扩散规律与分布情况。模拟结果表明:油气分别在水平泄漏和垂直泄漏后的运动轨迹不同,前者呈J形,后者呈S形;水平泄漏的扩散范围相比垂直泄漏的扩散范围大,垂直泄漏到达水面需要的时间较短;泄漏速度越大,油气扩散的速度就越快,污染的范围就越广。     

昆明城区机动车尾气扩散的风洞实验和数值模拟

为了研究机动车尾气在城市道路沿线的扩散规律,采用风洞实验研究了昆明主城区3条典型路段(路风夹角分别为0°、45°和90°)沿线机动车尾气的浓度分布水平,并利用标准k-ε湍流模型及组分输运方程模拟了路风夹角45°条件下的机动车尾气扩散分布规律,将其模拟结果与风洞实验结果进行了对比.结果表明:13条典型研究路段沿线下风向距路肩300 m范围内,均受到机动车尾气污染物的影响;2随着采样点距离的增大,研究路段沿线下风向近地面污染物浓度总体上呈递减趋势且递减速率较大;3随着研究区域垂直高度的增加,风速不断增大且梯度变化显著,而污染物浓度逐渐减小且扩散程度愈明显;4路风夹角45°条件下,数值模拟结果与风洞实验结果变化趋势一致,对比吻合较好.     

基于CFD的海底管道油气泄漏扩散模拟分析

针对海底管道泄漏后的油气扩散特性进行了数值模拟研究。建立了海底管道上部区域的泄漏扩散模型,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对该模型进行了油气泄漏后的扩散模拟,并定量分析了泄漏物扩散距离。模拟结果表明:该模型及模拟方法能够在一定程度上反映油气泄漏扩散真实情况,且随着含气率增大,大油滴越易破碎成大量的小油滴,溢油扩散范围更广;随着泄漏速度增大,溢油横向漂移距离逐渐增大,且变化接近线性分布;海流速度对溢油的横向漂移有直接影响,随着海流速度增大,溢油的射流高度不断减小。     

基于FLUENT的天然气管道微量泄漏数值模拟

为了降低天然气管道泄漏对环境造成的危害,采用FLUENT软件对高压天然气管道微量泄漏后甲烷扩散特性进行数值模拟,模拟了非稳态时甲烷浓度分布情况;探究不同管道压力和泄漏方式以及不同时间下天然气泄漏扩散过程的变化规律,并通过甲烷浓度分布图分析天然气的扩散特性和区域。结果表明:管内压力越大,甲烷扩散区域越大;泄漏方式为细缝泄漏时,扩散范围就相对小孔泄漏较大;甲烷泄漏出去的扩散浓度变化在前几分钟内就已达到稳定。