可燃气体泄漏扩散影响因素的数值分析
地下燃气管道事故泄漏扩散分析

地下燃气管道事故泄漏扩散分析城市中燃气泄漏扩散过程多种多样,比如地上泄漏过程要涉及泄漏位置、建筑物密集程度,地下泄漏过程要涉及土壤空隙率、含水率,是否遇到地下密闭空间等等。
本文选取燃气地下管网第三方影响事故作为研究对象,从事故发生后应急救援的角度,针对天然气和液化石油气分两种模型计算事故发生后燃气在大气中的扩散范围。
1 燃气扩散的特点目前我国城镇民用管道燃气主要有液化石油气、天然气和人工煤气3种,其中后两者气态密度为O.4—0.8kg/m3,小于空气,为浮性气体,泄漏后为浮性气体被动扩散;液化石油气的气态密度为1.9—2.5kg/m3,比空气重,泄漏后属于重气扩散。
浮性气体的密度比空气小,泄漏以后受到大气夹带进行被动扩散并得到稀释,扩散过程中表现出上升的趋势;重气由于自身的密度大于空气,泄漏后向地面下沉,会有坍塌现象,并沿地面扩展形成低平气云。
两种扩散模式应区别对待,天然气、人工煤气适用于高斯扩散模型,而液化石油气泄漏属于重气扩散,这里选用Manju Mohan等发展的箱模型。
2 影响泄漏扩散范围的主要因素燃气的大气扩散过程与管道的压力、泄漏面积、地面风速、所在城市的大气稳定度、风向等主要参数有关[1]:①管道的泄漏压力越高、面积越大,则泄漏源强越强,泄漏气体扩散范围越大。
②大气稳定度是指空气的稳定程度,污染气象学中将空气的稳定程度分成强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性稳定、较稳定和稳定6级,分别用A、B、C、D、 E、F表示。
它表征湍流活动的强弱,支配大气对泄漏气体的稀释扩散能力,大气稳定度越高稀释能力越弱,越不利于气体的扩散。
③风向决定泄漏气体的扩散方向,风速决定泄漏气体扩散速度。
风速较高时,大气夹带泄漏气体的能力强(稀释泄漏气体能力强),下风向上泄漏气体扩散浓度小,此时泄漏气体扩散的范围就也会相应较风速低的情况小。
因此风速高时,泄漏气体扩散速度快,但是扩散范围小。
④建筑物较密集和丘陵山区等地面粗糙度大的地区泄漏气体的扩散也会受到抑制。
多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究共3篇

多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究共3篇多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究1随着现代工业的进步和发展,大规模化的化工、石油、发电、交通等行业发展迅速,但同时也带来了诸如气体泄漏等安全隐患。
气体泄漏不仅对人的生命健康造成威胁,还可能对环境、财产等造成巨大的损失。
因此,多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究是保障人民生命安全的重要途径之一。
在多源气体泄漏扩散的实验研究中,主要通过实验室条件下搭建的气体泄漏体系来进行研究。
实验的硬件设备主要包括罐体、泄漏口、风扇、仪器分析系统等。
实验的过程中需要考虑到参数的变化对泄漏扩散的影响,比如泄漏位置、泄漏口形状以及风速等影响因素。
实验结果主要通过仪器分析系统获取样品并进行分析,可以量化分析泄漏气体的浓度、分布范围等信息。
在数值模拟方面,基于现有理论和数据建立数学模型,利用计算机进行泄漏扩散的数值模拟研究。
数值模拟需要考虑到泄漏源、周围环境、风速等相关参数,并结合地理信息系统(GIS)等方法进行模拟。
通过数值模拟可以预测泄漏气体的扩散情况和范围,同时也可以模拟不同条件下的泄漏演化,比如不同风速和气象条件下泄漏的扩散情况。
在实验与数值模拟研究中,需要考虑到一系列的技术问题,比如实验装置的设计、数据获取的准确性、理论模型的准确性等。
由于气体泄漏是一个多因素、多场耦合的复杂过程,因此需要综合多学科的知识来进行深入的研究。
在研究中,需要考虑到泄漏气体的种类和性质。
不同种类和性质的气体在泄漏后的扩散效果是不同的,因此需要针对不同的气体进行研究。
此外,研究还需要考虑到气体泄漏和扩散对周围环境和人体健康的影响,对于相关环境和健康问题也需要进行深入研究。
在实验与数值模拟的基础上,可以制定相应的应对措施和预防方案。
比如在实验过程中,可以通过控制风速、泄漏口形状等因素来调整泄漏气体的扩散范围;在预防方面,可以采用气体检测设备、开展安全培训等措施来减少气体泄漏的发生。
总之,多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究是非常重要的,可以为防范气体泄漏事故提供有力的科学依据。
甲烷罐区泄漏的数值分析

和 网格划 分 ,根 据 质 量 守 恒 、动 能 守 恒 和 动 量 守
恒等 理 论 进 行 较 准 确 的 模 拟 仿 真 和 图形 图 像 显 示 J 。这 对 于 数 字 化 分 析 现 场各 种 因素 、进 行 安 全评 估 、确定 危 险 区 域 、制 定 抢 救 措 施 和 事 故 救 援 都 具有 重要 的指导作 用 。 本文 针对 甲烷 这 种 典 型 的工 业 易 燃 易 爆 物 质 泄 漏 扩散 事 故 ,结 合 实 际 的工 业 生 产 情 况 ,实 际
的地 理 、气 象 条 件 ,利 用 流 体 力 学 、传 质 学 的基
本 知识 ,对泄 漏物 质 的 泄 漏 、扩 散 行 为进 行 简 化 , 建 立适 用 和适 当 的泄漏 扩散 模 型 ,利 用 F L U E N T软
件 进行 开 敞空 间 甲烷 扩 散 的 数 值 模 拟 ,研 究 甲烷 泄 漏速 度 、风 速 、泄 漏 位 置 等 因 素 对 其 扩 散 过 程 的影 响 。在 大 量 数 值 模 拟 数 据 的 基 础 上 ,经 分 析
风洞 试验 是 比较 可 靠 的测 试 方 法 。但 是 ,实
际有 毒 有 害 气 体 的 扩 散 受 到 多 方 面 的 因 素 限制 , 用风 洞试 验 的方 法 难 以一 一 对 其 进 行研 究 。另外 , 风洞 试验 的代 价 非 常 昂 贵 ,周 期 也 较 长 ,这 给 实
天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究

天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究天然气是一种常用的清洁能源,被广泛应用于家庭、工业和交通等领域。
然而,天然气管道泄漏和爆炸事故的发生仍然是一个非常严重的安全隐患,可能造成人员伤亡、财产损失以及环境污染。
因此,对于天然气管道泄漏扩散及爆炸过程进行数值模拟研究是极为重要的。
首先,我们需要了解天然气泄漏扩散的基本原理。
当管道发生泄漏时,高压气体会迅速从裂口中射出,形成一个高速喷射。
气体在喷射过程中会与周围环境的气体混合,形成一个气体云。
这个云的形状和扩散速度受到气体的物理性质、环境条件和泄漏口特征等因素的影响。
为了模拟天然气泄漏扩散过程,我们可以采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法。
CFD是一种数值模拟方法,可以通过计算流体的运动和相互作用来研究液体或气体流动的物理现象。
在天然气泄漏扩散数值模拟中,我们需要建立一个包含管道和周围环境的计算域,通过对流体流动方程的求解来模拟气体的流动和扩散过程。
在模拟过程中,我们需要输入一些基本的参数,如天然气的初始压力和温度、泄漏口的直径和位置、周围环境的温度和风速等。
这些参数将直接影响到气体泄漏扩散的现象。
通过调整这些参数,我们可以研究泄漏过程中不同因素的影响,并找出最有利于安全的操作方法。
此外,我们还需要考虑到天然气泄漏可能引发的爆炸事故。
当天然气与空气形成可燃混合物,并且达到一定的浓度范围时,一旦有火源引燃,就会发生爆炸。
因此,对于可燃气体的浓度分布和爆炸扩散速度进行数值模拟也是必要的。
在爆炸数值模拟中,我们需要考虑爆炸的燃烧模型和爆炸产生的冲击波传播。
燃烧模型可以描述可燃气体的燃烧过程,包括燃烧速率、热释放和气体生成等。
冲击波传播可以用于预测爆炸产生的冲击力对周围结构物的影响。
通过对天然气管道泄漏扩散和爆炸过程的数值模拟研究,我们可以得到以下几方面的结论和建议:首先,我们可以预测和评估天然气泄漏事故的严重程度和影响范围。
可燃气体室内泄漏扩散的研究

Ab ta tI hs p p r n o rf mma l ek g a pedn d la d if e c a tr ae dsusd, sr c :n ti a e ,id o a l be la a e gs sra ig mo e n n u n e fcos r i se l c
型 , 用通 用的 C D软件 P O NC 对 泄漏气体射流扩散后形成 的速度场 与浓度场进行 了模 拟计算 , 出了泄漏 气 采 F H E IS 得
体在室 内扩散分布的一般特征 。结 果表明 , 在分 析可燃 气体泄漏的危 险性 时 , 不仅应分 析环境 空间可燃 气体的爆 炸 浓度范围 , 而且也要注意存在局部着火 的可 能性 。 关键词 : 可燃气 体 ; 泄漏 ; 浓度场 ; F CD
0 引 言
我 国为 了减 轻城 市 大 气 污 染 , 力 发 展 城 市 天 大
可 燃气 体在 室 内发生 泄漏 后 , 随着 时 间的 推移 , 可燃 气体 不 断 向周 边 扩 散 , 遇 到 点 火 源 时就 会 引起 着 在 火 , 至爆 炸 。 目前 , 甚 有关 这 方 面 的研 究 较 多 , 如丁 信伟 等 …对 可燃 有毒气 体 泄漏 后在 大 气 中扩 散过 程 的模 型进 行 了综 述 , 提 出了板块 模 型 ; 晋湘 等 J 并 吴
维普资讯
第 2 卷 第 3期 l 2O O6年 6月
JU N L F H O R A O s 4
可燃及毒性气体泄漏扩散研究综述

2M ( 2Π ) Ρz Ρh 2
3 2
e
-
1 2
( x - u t) 2 + y 2
Ρh 2
+
H
2
Ρz 2
( 2) ( 式中: Ρh 为水平方向上的扩散系数 在水平方向 上被认为是各向同性的) , m ; M 为气体或污染 物的泄放总量, m 3; 其它符号意义同式 ( 1) 。
FEM 3 模型处理湍流问题时, 需用梯度 输运理论和混合长理论 ( 简称为 K 理论) , 该
时间内的泄放。 在处理瞬时源的泄放时, 应对 原模型作些修改[ 8 ]。 FEM 3 模型的主要计算 公式如下: 5( Θ U) + Θ U 5t
(Θ U)= 0
m (Θ K
理论是一种局部平衡理论。 Koopm an ( 1986 年 ) 指出[ 10 ] , 当所研究的问题与环境的湍流 混合长相接近时, K 理论是比较适合的, K 理 论的另一个特点是比较简单。假设 K Ξ= K T , 竖直方向扩散系数的算式为
第 16 卷第 2 期
丁信伟等: 可燃及毒性气体泄漏扩散研究综述
119
生后提供积极补救措施, 对危险性气体的扩 散作深入的研究是很有必要。 国内关于危险性气体在大气中扩散的研 究报导较少。 国外在这方面的研究工作始于 七、 八十年代, 直到现在该领域的研究还比较 活跃。 在此期间, 提出了不少扩散的计算模 型, 同时也进行了许多大规模试验。 本文主要 对气体扩散的数值模型与试验作以介绍。
2Π Ρy Ρz
Q
尽管诸多假设使烟羽模型的使用受到了 限制, 但该模型仍被广泛应用, 主要用于烟囱 排烟的计算上。 究其原因有以下几点: 1) 该模 型提出较早, 试验数据多, 较为成熟; 2 ) 模型 简单, 易于理解, 计算方便; 3) 计算结果与试 验值能较好吻合。 烟羽模型只适用于连续源或泄放时间大 于或等于扩散时间的扩散, 如果要研究瞬时 泄放 ( 泄放时间小于扩散时间) , 如容器突然 爆炸导致其内部介质瞬时泄放出来的情况, 就应用修改的烟团模型。 若假设气体云内空 间上的浓度为高斯分布[ 1 ]。 则地面处下风向 的烟团模型浓度分布算式为
可燃气体泄漏扩散影响因素的数值分析

3 模拟计算结果与分析
3 . 1 计算结果与分析 天然气的体积爆炸范围为 5 % ~ 15 % ( 相应质 量分数为 3 % ~ 9 % ) , 甲烷引起窒息的危险范围为 [ 10] 大于 10 % , 因此取天然气质量分数大于 3 % 的区 域为危险区域。 图 2~ 4 为天然气泄漏口位于 A、 B、 C 在 t= 30s 时刻扩散形成的爆炸区域 , 通过对比可以看出处于 房间上方的泄漏口发生泄漏时 , 扩散形成的爆炸区 域基本位于房间上方, 对房间近地面形成的危险性 较小, 并且随着泄漏位置的不断升高 , 扩散后形成的 爆炸区域逐渐减小, 这是由于泄漏的天然气在扩散
Abstract : T he Reyno lds averaged N av ier Stokes equatin s , the k -
double equat io n turbulence mode l
w hich m od ified by buoyance and the species transport m odel are used to carry on nuerc ial si m ulation on leakage and d iffusion o f indoor combustib le gas wh ich leaks from d ifferent positions o f room. Anal ysis on calcualtion results ism ade w ith the in fluence of d ifferen t w ind speed. T he hazardas zones ob tained by sil m u laiton and leakage of d ifferen t posit io ns are d ifferen.t T he h ig her the position of indoor leakage hole th e sm a ller the explosiv e zone w hen leakage ho le loca tio n is opposite w ith expor. t It is benefic ia l for natural gas to accu m u late in loca l position of room under th e in f lu ence of w in d and w hen the le akage ho le is in downw ind side, the shorter the d istance be t w een leakage ho le and export and the bigger the w ind , the m ore rap id lly the gas d iffuses and the sm a ller the hazardas zone , wh ich has re ference value on the design o f in terior gas p ip elin e syste m. K ey w ord s : com bustib le gas; leakage and diffu sio n ; num erica l si m u lation ; hazardous zone
燃气管道泄漏原因及扩散影响因素分析

122 设 备设 施 陈 旧老化 .. 燃 气管 道 和 设施 接 近 或 者 超过 使 用 年 限 , 旧 陈 老化 的管 道极 易破 损导 致泄 漏 。 即使 管道 未 达到使 用年 限 , 由于部分 土 地 的腐 蚀性 较 大 或 者 管 道 自身
较大 的 危 害 性 ¨ 。之 前 对 燃 气 泄 漏 原 因 的讨 论 或 J
关注 于人 为施 工 原 因或 关 注 于 安 全 管 理 原 因 IJ 4, 本文 系统 的从 人为 管理 方 面和燃 气 系统 的设备 设施
12 1 管道设 备 本身 质量 不满 足技 术标 准 .. 燃 气 管道 设 备 质 量不 满 足 技术 要 求 , 强度 及 耐 腐蚀 性 不足 。如 存 在 防护 设 施 不 全 , 防腐 措 施 不 当 等 质量 问题 随着 使 用 年 限 的 增加 易 导 致 跑 、 滴 、 冒、 漏 等现 象 的发生 。天然 气 置 换 人 工 煤 气 后 , 铁 管 铸 接 口处起 密封 作用 的麻 丝 和橡胶 圈 等会 因缺 少水 分
l es 1r
收稿 日期 :0 1—1 21 2—1 9 基金 项 目 : 国家 自然 科 学 基 金 (0 7 12 5882 ) 作者简介 : 张增 刚(9 1 ) 男 , 17 一 , 山东潍坊人 , 副教授 , 博士 , 主要研究方 向为城市燃气与蒸 汽管网水 力计算 理论 . - i : Ema l
mah ma ia d lo a e k g te tc lmo e fg sla a e,b a so u rc lsmu ai n a ay i ft e ka e p o e s, y me n fn me a i lto n sso l a g r c s i l he
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
XUE iq a g,ZHANG n — a g,TI Ha — in Ze g g n AN a s n,e 1 Gu n—a ta .
( col f hr a E e yE g er g S adn azuU i ri , i n2 0 0 , hn ) Sho o T em l nr n i ei , hn ogJ nh nv sy J a 5 1 1 C ia g n n i e t n
第2 卷 第 6期
20 0 9拒
山 东 建 筑 大 学 学 报
J OUR NAL O S F HAN DONG I Z J AN HU UNI RS T VE I Y
V 12 N . o 4 . o6
De c
.
1 2月
2 0
文章编号 :6 3— 64 20 )6— 5 8— 6 17 7 4 (0 9 0 0 5 0
t e k g o e i n d wn n i e,t e s re h sa c ewe n la a e h l nd e p r a he l a a e h l s i o wid sd h ho r te dit n e b t e e k g oe a x o nd t t t e b g e hewi d,t e moe r pd l he g s dfu e n h malr t e h z r a o e,whc a h ig rt n h r a ily t a i s sa d t e s le h a a d s z n f ih h s
w i d f d b u y n e a d t e s e i sta s o tmo e r s d t ar n n e ca i l t n h c mo i e y b o a c n h p ce r n p r h i d la e u e o c r o u r ilsmu a i y o o e k g n i u in o d o o u t l a h c e k r m i e e tp s in f o m.An l n la a e a d df so fi o rc mb si e g sw ih la sf f n b o d f r n o i o s o o f t r a-
Ab t ac : e Re n l v r g d Na irS o e q a i s h s r t Th y odsa e a e ve — t k s e u tn .t e k—s d u l -qu to u b l n e mo e o b e e ain t r u e c d l
泄漏扩散 的数值计算 , 到了不 同位 置泄漏后 的扩散特性 , 对风速影 响下 的计 算结果 进行分 析。结果表 明 : 得 并 不同位置 泄漏扩散形成 的危 险区域不 同, 无外 界风力影响下 , 泄漏 1 出 口异侧且 位置越 高 , 间 内形 成的爆 3与 房 炸区域越 小 ; 在外界风速的影响下 , 天然 气容 易在房 间局部 堆积 , 漏 口位 于顺 风侧距 离 出 口越近 , 风速越 泄 且 大 , 间内天然气扩散 的越快 , 险区域越小 , 房 危 对室内燃气管道系统的设计具有参考价值。 关键词 : 可燃气体 ; 泄漏扩散 ; 数值计算 ; 险区域 危
中 图分 类 号 :U 9 T 96 文献标识码 : A
Num e ia nay i fi p c a t r n la a e a d rc la lsso m a tf c o so e k g n
d fuso fc m b tb e g s i in o o usi l a
y i n c l u hin r s lsi de wih t n l n e o ifr n n p e . T e h z r a o e b— sso ac a o e u t s ma t he i f ue c fd fe e twi d s e d h a a d sz n s o t ie y sl lio n e k g fd fe e tp sto s a e d f r n .Th g e he p sto fi d o an d b i mua tn a d l a a e o ifr n o iin r if e t e e hih rt o iin o n o r l a g o e t e s l rt e e p o i e z n e e k g oe lc to s o p st t x o t I i e ka e h l h mal h x lsv o e wh n la a e h l o ain i p o i wih e p r. t s e e
可 燃 气 体 泄 漏 扩 散 影 响 因 素 的 数 值 分 析
薛海强 , 张增 刚, 田贯三 , 国磊 王
( 山东 建 筑 大 学 热 能 工 程 学 院 ,山 东 济南 2 00 ) 5 1 1
摘要 : 用 雷诺 平 均 的 N S 程 , 力 修 正 的 k 采 ・方 浮 —s湍 流 模 型 以及 组 分 输 运 模 型 , 过 对 不 同 位 置 室 内可 燃 气 体 通