高原開(kāi)敞空間人工煤氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律研究

【摘要】：隨著城市燃?xì)夤I(yè)的發(fā)展,燃?xì)獾墓艿垒斉涑蔀榱顺鞘兄饕墓岱绞?。因?yàn)楣艿啦牧系馁|(zhì)量、地基沉降、輸配管網(wǎng)上的設(shè)備和附件的選擇、管道施工、運(yùn)營(yíng)管理等等方面因素的影響,容易造成燃?xì)庑孤┦鹿省６掖祟?lèi)事故無(wú)時(shí)無(wú)地不在發(fā)生,在大量的安全防范措施和手段的控制下,突發(fā)性煤氣泄漏事故仍然不能停止發(fā)生?？扇?xì)怏w泄漏擴(kuò)散到大氣中后,與空氣混合形成可燃混合氣體,遇火源可能會(huì)引起火災(zāi)和爆炸；即使不發(fā)生火災(zāi)和爆炸,泄漏的可燃?xì)怏w會(huì)一定程度滯留在大氣中,甚至較高濃度的滯留在人居密集地段和建筑物內(nèi),給環(huán)境和人生安全造成巨大威脅。所以可燃?xì)怏w泄漏不僅會(huì)導(dǎo)致能源的耗散,也會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、中毒等惡性公共事件,給人的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。同時(shí),研究可燃?xì)怏w的泄漏擴(kuò)散規(guī)律,并能較好的掌握它,那么對(duì)減少損失、控制危險(xiǎn)區(qū)域、組織應(yīng)急預(yù)案實(shí)施都有重要意義。 國(guó)內(nèi)外對(duì)重氣泄漏擴(kuò)散研究較多,對(duì)中性氣體泄漏擴(kuò)散研究較少,尤其是高原地理?xiàng)l件下的中性氣體研究較缺乏,從有關(guān)文獻(xiàn)中幾乎很少查到此方面的數(shù)據(jù)。本文基于流體力學(xué)、熱力學(xué)、爆炸力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù),以高原城市昆明為實(shí)測(cè)地,用人工煤氣做氣源,對(duì)中性可燃?xì)怏w泄漏擴(kuò)散進(jìn)行了方法研究和規(guī)律分析。首先,分析了國(guó)內(nèi)外在氣體擴(kuò)散和爆炸方面的研究現(xiàn)狀,對(duì)可燃?xì)怏w管道泄漏的量、紊動(dòng)射流理論和爆炸發(fā)生機(jī)理進(jìn)行分析,建立氣體流動(dòng)基本控制方程；其次,根據(jù)流體力學(xué)和熱力學(xué)基本理論建立可燃?xì)怏w泄漏后在大氣中的擴(kuò)散模型；根據(jù)計(jì)算選取典型的數(shù)據(jù)建立十種工況的物理模型；最后,基于上述模型采用CFD方法用FLUENT 6.3軟件對(duì)高原人工煤氣泄漏擴(kuò)散進(jìn)行了十種工況的三維計(jì)算機(jī)計(jì)算模擬,得出了風(fēng)速、泄漏速率、泄漏源位置、障礙物變化等因素對(duì)燃?xì)庑孤U(kuò)散的影響規(guī)律及相關(guān)結(jié)論。 本文的擴(kuò)散理論研究結(jié)論和相關(guān)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符,從而驗(yàn)證了本文理論分析的正確性,所提出的研究方法為相關(guān)研究方向提供了一種研究思路,研究所得到的結(jié)論可為安全評(píng)價(jià)、環(huán)境評(píng)價(jià)、應(yīng)急預(yù)案等方面的研究提供參考依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：高原 煤氣 泄漏 擴(kuò)散規(guī)律 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TU996.9
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 人工煤氣的種類(lèi)和性質(zhì)9-11
• 1.2 研究背景及意義11-14
• 1.2.1 燃?xì)庑孤┑奈：笆鹿试?/span>11-14
• 1.2.2 研究意義14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3.1 研究方法14-18
• 1.3.2 CFD數(shù)值模擬現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文的主要工作19-20
• 第二章 可燃?xì)怏w泄漏擴(kuò)散理論基礎(chǔ)20-28
• 2.1 可燃?xì)怏w擴(kuò)散過(guò)程概述20
• 2.2 紊動(dòng)射流理論20-25
• 2.2.1 層流自由射流20-22
• 2.2.2 紊流自由射流22-23
• 2.2.3 單股射流與主氣流相交23-25
• 2.3 燃?xì)庑孤读?/span>25-26
• 2.4 燃?xì)庑孤U(kuò)散的影響因素26-27
• 2.4.1 風(fēng)速的影響26
• 2.4.2 燃?xì)饷芏鹊挠绊?/span>26
• 2.4.3 泄漏速率的影響26-27
• 2.4.4 障礙物的影響27
• 2.4.5 泄漏源位置的影響27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 燃?xì)獾男孤U(kuò)散模擬研究28-41
• 3.1 物理模擬28-29
• 3.2 數(shù)學(xué)模擬29-33
• 3.2.1 高斯模型29
• 3.2.2 Sutton模型29-30
• 3.2.3 唯像模型30
• 3.2.4 箱及相似模型30-32
• 3.2.5 淺層模型32-33
• 3.3 CFD數(shù)值模擬33-39
• 3.3.1 渦粘性系數(shù)模型35-37
• 3.3.2 雷諾應(yīng)力模型37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第四章 開(kāi)敞空間人工煤氣泄漏擴(kuò)散數(shù)值計(jì)算41-60
• 4.1 流體力學(xué)數(shù)值模擬基礎(chǔ)41-44
• 4.1.1 數(shù)值模擬的方法41-42
• 4.1.2 基于FVM的流體力學(xué)方程離散方法42-43
• 4.1.3 FVM的求解方法43-44
• 4.2 FLUENT軟件介紹44-45
• 4.3 FLUENT的數(shù)值計(jì)算45-58
• 4.3.1 建立氣體流動(dòng)基本方程組45-48
• 4.3.2 模擬的相關(guān)物理參數(shù)48-49
• 4.3.3 氣體物理化學(xué)性質(zhì)計(jì)算49-55
• 4.3.4 物理模型的建立55-56
• 4.3.5 用GAMBIT建立模型并劃分網(wǎng)格56
• 4.3.6 確定邊界條件56-57
• 4.3.7 進(jìn)行計(jì)算57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 計(jì)算結(jié)果及分析60-95
• 5.1 擴(kuò)散狀態(tài)模擬結(jié)果及影響因素分析60-94
• 5.1.1 風(fēng)速的影響60-73
• 5.1.2 泄漏速度的影響73-84
• 5.1.3 泄漏源位置的影響84-90
• 5.1.4 障礙物的影響90-94
• 5.2 本章小結(jié)94-95
• 第六章 結(jié)論95-97
• 參考文獻(xiàn)97-103
• 附錄 在讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文103

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