重氣擴(kuò)散的鹽水模擬研究.pdf

1、易燃、易爆、有毒等危險(xiǎn)物質(zhì)在生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中，常常發(fā)生重氣泄漏擴(kuò)散事故，而重氣泄漏擴(kuò)散事故具有突發(fā)性強(qiáng)、危害性大、過程復(fù)雜等特點(diǎn)。大量泄漏的重氣在地面附近形成薄而寬的重氣云團(tuán)，云團(tuán)逐漸下沉并沿著地面擴(kuò)展，不僅嚴(yán)重危害了附近人員的身體健康，也造成了巨大的環(huán)境與社會(huì)問題。因此開展鹽水模擬實(shí)驗(yàn)，分析和研究重氣泄漏、擴(kuò)散現(xiàn)象及其規(guī)律，為應(yīng)急決策提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)于相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的制定、重大突發(fā)性污染事故的應(yīng)急預(yù)案以及建設(shè)項(xiàng)目的安全管理

2、和環(huán)境保護(hù)有重要意義。 重氣在空氣中的擴(kuò)散與鹽水在清水中的擴(kuò)散兩個(gè)過程的驅(qū)動(dòng)力性質(zhì)完全相同(兩種流體的密度差引起的負(fù)浮力)，根據(jù)相似理論，本文分析了用鹽水模擬方法研究意外泄漏的重氣在大氣中擴(kuò)散過程的可行性，通過假設(shè)重氣在均勻溫度場(chǎng)中擴(kuò)散等條件，合理地選取重氣流場(chǎng)和鹽水流場(chǎng)的特征參數(shù)，將重氣擴(kuò)散和鹽水?dāng)U散的基本方程無量綱化，分析兩者之間的相似性，推導(dǎo)出模擬實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則數(shù) Re，F(xiàn)r，Pr，Sc。 本課題在重氣擴(kuò)散鹽水模擬實(shí)驗(yàn)

3、原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并建造了鹽水模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)裝置主要包括鹽水系統(tǒng)、清水系統(tǒng)、觀測(cè)記錄系統(tǒng)以及泄漏儲(chǔ)罐模型。采用水平方向比例尺 1∶150、豎直方向比例尺為 1∶50的縮比模型，模擬了半徑 8米高10米的儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏事故的重氣擴(kuò)散現(xiàn)象。 利用彩液示蹤法，實(shí)現(xiàn)了重氣擴(kuò)散現(xiàn)象可視化，驗(yàn)證了重氣擴(kuò)散四個(gè)階段的特征：泄漏源控制的初始稀釋階段、重力擴(kuò)展階段、密度分層階段(重力擴(kuò)展和環(huán)境流動(dòng)相互作用階段)以及被動(dòng)擴(kuò)散階段。 重氣在大

4、氣中的擴(kuò)散是一種比較典型的重力流運(yùn)動(dòng)，本實(shí)驗(yàn)采用流動(dòng)顯示技術(shù)定性的描述了重力流的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，分析了重力流的頭部以及頭部邊緣一系列的凸起和凹陷的形成原因。 采用鹽水模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)重氣在大氣中的擴(kuò)散速度及濃度變化進(jìn)行了分析，模擬求取了不同時(shí)刻重氣云團(tuán)的高度、前鋒擴(kuò)散的距離，以及泄漏源下風(fēng)向的濃度分布等，較好的反映了重氣擴(kuò)散的行為。實(shí)驗(yàn)表明，在滿足主導(dǎo)準(zhǔn)則數(shù)相等的條件下，鹽水在清水中的擴(kuò)散可以較好地再現(xiàn)重氣在大氣中的擴(kuò)散特征。 針