液化天然氣泄漏擴(kuò)散過程數(shù)值模擬.pdf

1、液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)作為一種清潔、高效的能源，在工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中受到廣泛應(yīng)用，由于LNG具有低溫、可燃等特性，因而其安全問題一直備受關(guān)注?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，液化天然氣發(fā)生泄漏事故之后，泄漏出來的低溫液體及其蒸發(fā)形成的低溫蒸氣云將會(huì)對(duì)周圍的設(shè)備、人員造成危害;若遇到火源，將形成池火災(zāi)或蒸氣云火災(zāi)，造成的危害更是不可估量，而外界環(huán)境因素則進(jìn)一步影響了其危害程度。因此，有必要對(duì)液化天然氣的泄漏擴(kuò)

2、散過程及其影響因素進(jìn)行研究，預(yù)測(cè)事故造成的危害范圍，以指導(dǎo)制定應(yīng)急預(yù)案。鑒于此，本文進(jìn)行的研究工作主要有:
　　(1)以高斯擴(kuò)散模型為基礎(chǔ)，提出了非點(diǎn)源高斯煙羽混合模型，克服了高斯煙羽模型不能計(jì)算連續(xù)泄漏源的初期濃度分布及非點(diǎn)源的泄漏擴(kuò)散問題。以MATLAB軟件為計(jì)算工具，建立了LNG泄漏事故危害評(píng)估程序，可快速繪制出天然氣的動(dòng)態(tài)擴(kuò)散過程，并自動(dòng)進(jìn)行危險(xiǎn)區(qū)域劃分，該過程可在數(shù)秒內(nèi)完成，可及時(shí)為救援過程提供指導(dǎo)。
　　(2)從

3、流體動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)，利用CFD軟件FLUENT，采用Realizable k-ε模型、組分輸運(yùn)模型、DPM模型，對(duì)液化天然氣泄漏事故中涉及的流體流動(dòng)、物質(zhì)擴(kuò)散以及蒸發(fā)相變問題進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。選用了國外大型LNG泄漏實(shí)驗(yàn)-Burro系列實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證，結(jié)果表明:建立的預(yù)測(cè)模型可以很好地模擬氣云的運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散過程;監(jiān)測(cè)點(diǎn)及固定平面內(nèi)濃度分布規(guī)律的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值比較吻合。
　　(3)通過數(shù)值實(shí)驗(yàn)，研究了大氣條件、地理環(huán)境等對(duì)氣云擴(kuò)

4、散過程的影響，主要研究結(jié)果表明:大氣風(fēng)速對(duì)氣云運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的影響主要體現(xiàn)在順風(fēng)方向上，風(fēng)速越大，對(duì)氣云的平流輸運(yùn)及混合稀釋作用越明顯，導(dǎo)致氣云的運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散越快;障礙物的存在增加了其附近流場的湍流程度，促進(jìn)了氣云與周圍空氣的混合，但阻礙了氣云向下風(fēng)方向的運(yùn)動(dòng)，減小了有害區(qū)域在下風(fēng)方向的范圍;上坡地面具有與障礙物類似的特性，增強(qiáng)了周圍大氣對(duì)氣云的稀釋作用，因而形成的危害區(qū)域消散較快，而下坡地面由于地勢(shì)低洼，氣云受重力作用堆積于下坡處，不利于擴(kuò)散，