受限空間天然氣泄漏擴(kuò)散和爆炸的數(shù)值模擬

【摘要】：天然氣是一種清潔的能源,在我國“油氣并舉”的產(chǎn)業(yè)政策支持下,必將在我國的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)越來越重要的地位。但是,天然氣同時具有易燃、易爆、有毒等危險特性,而城市天然氣管道作為輸送媒介,是確保天然氣安全使用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此,研究天然氣意外釋放的輸運(yùn)和擴(kuò)散過程,摸清天然氣泄漏擴(kuò)散的規(guī)律,總結(jié)天然氣泄漏后的爆炸危害后果,對城市安全具有理論和實(shí)踐的雙重意義。 本文在綜合國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,首先使用FLUENT軟件對受限空間內(nèi)天然氣高速泄漏擴(kuò)散進(jìn)行了仿真模擬,對泄漏口附近以及空間內(nèi)的濃度分布特征進(jìn)行了研究和理論說明；接著,對通風(fēng)條件、障礙物和泄漏速度等因素對受限空間濃度場的影響進(jìn)行了更深一步的研究,發(fā)現(xiàn)了不同因素影響下天然氣泄漏擴(kuò)散的規(guī)律。其次,利用AUTOREAGAS軟件,對天然氣爆炸進(jìn)行了數(shù)值模擬,討論了約束物、障礙物、天然氣濃度等因素對受限空間內(nèi)部天然氣爆炸的影響。最后,綜合使用FLUENT和AUTOREAGAS軟件,對一中壓調(diào)壓站內(nèi)的天然氣泄漏擴(kuò)散和爆炸進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬表明,綜合運(yùn)用CFD軟件對氣體爆炸進(jìn)行數(shù)值模擬,不但更符合實(shí)際情況,而且對天然氣爆炸事故的防控和研究,具有更強(qiáng)的指導(dǎo)意義。 本文主要以受限空間天然氣管道泄漏為研究對象,目的在于得到天然氣在受限空間內(nèi)的泄漏擴(kuò)散規(guī)律和爆炸危害后果。本文通過數(shù)值模擬的方法,利用CFD軟件對天然氣擴(kuò)散和爆炸進(jìn)行了定量化的研究。通過以上研究,可以為安全評價和管理、事故預(yù)警、事故分析等提供重要的依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：大然氣管道 泄漏擴(kuò)散 爆炸 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X932
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目錄6-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 論文的選題背景和研究意義8-11
• 1.1.1 選題背景8-10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 氣體泄漏擴(kuò)散和爆炸的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 氣體泄漏擴(kuò)散的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 氣體爆炸的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文研究的目標(biāo)、內(nèi)容和研究方法13-14
• 1.3.1 論文研究的主要目標(biāo)和內(nèi)容13
• 1.3.2 論文的研究方法13-14
• 1.4 論文研究的關(guān)鍵問題和創(chuàng)新點(diǎn)14-15
• 1.4.1 論文研究的關(guān)鍵問題14
• 1.4.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)14-15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 2 氣體泄漏擴(kuò)散和爆炸的影響因素16-19
• 2.1 氣體泄漏、擴(kuò)散的影響因素16-17
• 2.1.1 泄漏源16
• 2.1.2 環(huán)境條件16-17
• 2.2 氣體爆炸的影響因素17-18
• 2.2.1 氣體的性質(zhì)17-18
• 2.2.2 周圍環(huán)境和火源特性18
• 2.3 本章小結(jié)18-19
• 3 氣體泄漏擴(kuò)散、爆炸的模擬方法19-30
• 3.1 氣體泄漏、擴(kuò)散的模擬19-26
• 3.1.1 氣體泄漏模型19-22
• 3.1.2 氣體擴(kuò)散模型22-24
• 3.1.3 基于CFD的氣體擴(kuò)散數(shù)值模擬24-26
• 3.2 氣體爆炸的模擬26-28
• 3.2.1 TNT當(dāng)量法26-27
• 3.2.2 TNO多能法27-28
• 3.2.3 球形火焰模型28
• 3.2.4 半球模型28
• 3.2.5 基于CFD的氣體爆炸數(shù)值模擬28
• 3.3 天然氣泄漏擴(kuò)散和爆炸數(shù)學(xué)模型的選擇28-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 4 基于CFD的氣體擴(kuò)散和爆炸的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法30-43
• 4.1 氣體擴(kuò)散的基本控制方程30-31
• 4.2 湍流的基本方程31
• 4.3 湍流數(shù)值模擬方法31-35
• 4.3.1 基于Rcynolds平均法的湍流模型32
• 4.3.2 一方程模型32-33
• 4.3.3 κ-ε兩方程模型33-35
• 4.3.4 近壁面使用湍流模型的對策35
• 4.4 數(shù)值方法35-40
• 4.4.1 常用的離散化方法35-37
• 4.4.2 常用的離散化格式37-38
• 4.4.3 流場計(jì)算的SIMPLE算法38-40
• 4.5 氣體爆炸的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法40-42
• 4.5.1 AUTOREAGAS軟件介紹40-41
• 4.5.2 AUTOREAGAS的數(shù)學(xué)模型41-42
• 4.6 本章小結(jié)42-43
• 5 天然氣泄漏擴(kuò)散的數(shù)值模擬43-65
• 5.1 基于GAMBIT的物理建模和網(wǎng)格劃分43-45
• 5.1.1 物理模型的選擇和建立43-45
• 5.1.2 模型的網(wǎng)格劃分45
• 5.2 天然氣泄漏擴(kuò)散的參數(shù)設(shè)定45-48
• 5.2.1 天然氣泄漏速度的計(jì)算45-46
• 5.2.2 FLUENT模型的選抒和參數(shù)的設(shè)定46-48
• 5.3 天然氣泄漏擴(kuò)散的結(jié)果分析48-63
• 5.3.1 受限空間天然氣濃度場的分布49-54
• 5.3.2 受限空間天然氣擴(kuò)散影響因素的討論54-63
• 5.4 預(yù)防措施63-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 6 天然氣爆炸的數(shù)值模擬65-75
• 6.1 天然氣爆炸的數(shù)值模型概述65
• 6.2 受限空間天然氣爆炸影響因素的討論65-74
• 6.2.1 空間約束物對爆炸壓力的影響65-67
• 6.2.2 障礙物自身性質(zhì)對爆炸壓力的影響67-71
• 6.2.3 天然氣濃度對爆炸壓力的影響71-72
• 6.2.4 有、無障礙物對爆炸速度的影響72-74
• 6.3 預(yù)防措施74
• 6.4 本章小結(jié)74-75
• 7 CFD軟件在氣體爆炸事故中的綜合應(yīng)用75-82
• 7.1 應(yīng)用FLUENT對室內(nèi)擴(kuò)散進(jìn)行模擬75-77
• 7.2 應(yīng)用AUTOREAGAS對室內(nèi)爆炸進(jìn)行模擬77-81
• 7.2.1 非均勻濃度場和均勻濃度場模擬結(jié)果的對比77-79
• 7.2.2 氣體爆炸和沖擊波效應(yīng)的數(shù)值模擬79-81
• 7.3 本章小結(jié)81-82
• 8 結(jié)論與展望82-84
• 8.1 結(jié)論82-83
• 8.2 展望83-84
• 9 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果89-90
• 論文摘要90-99

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高壓天然氣管道孔口泄漏擴(kuò)散濃度與范圍仿真探討    朱彥凝;吳赟城;王強(qiáng);

FLUENT在公路隧道有毒氣體事故泄漏擴(kuò)散研究中的應(yīng)用    王東東;劉茂;李劍峰;

基于Fluent的揮發(fā)性可燃?xì)怏w濃度場仿真    石鐵忠;羅興柏;張建禮;

儲氫罐泄漏擴(kuò)散規(guī)律的數(shù)值仿真分析    余照;袁杰紅;

輸氣管道泄漏率計(jì)算與擴(kuò)散模擬方法述評    于明;狄彥;帥健;

模擬評價方法及其在安全與環(huán)境評價中的應(yīng)用    潘旭海,蔣軍成

密閉受限空間可燃?xì)怏w爆炸特性數(shù)值模擬研究    王博;陳思維;

-湍流模型及其在FLUENT軟件中的應(yīng)用    熊莉芳;林源;李世武;

可燃及毒性氣體擴(kuò)散研究    丁信偉,王淑蘭,徐國慶

高含硫天然氣井噴的擴(kuò)散范圍估計(jì)與防范對策    邱奎;龐曉虹;劉定東;

天然氣管道泄漏擴(kuò)散及爆炸數(shù)值模擬研究    秦政先

室內(nèi)燃?xì)庑孤U(kuò)散狀態(tài)模擬及后果分析    王英

爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域數(shù)值模擬輔助劃分方法研究    哈蘭

海洋平臺輸氣管線泄漏擴(kuò)散的研究    陳思

受限空間內(nèi)氣體擴(kuò)散的數(shù)值模擬及分析    王治華

井噴事故分析與氣體擴(kuò)散研究    劉鵬舉

利用MATLAB模擬危險液體和氣體短時泄漏在小尺度空間內(nèi)的擴(kuò)散    楊康年;胡鵬;彭宏;黃鑫;

三維計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬在重質(zhì)氣體擴(kuò)散方面的研究綜述    岳德鈺;陳東升;李悅;

馬鋼圓坯結(jié)晶器水口改型流場和溫度場的數(shù)值模擬    秦玲玲;陳玉寶;尹國才;

燃?xì)夤艿佬孤z測技術(shù)探討    李軍;玉建軍;

易燃性物料儲罐壓力惰化過程設(shè)計(jì)與計(jì)算    董文庚;劉慶洲;

高壓天然氣管道孔口泄漏擴(kuò)散濃度與范圍仿真探討    朱彥凝;吳赟城;王強(qiáng);

某型號鍋爐末級過熱器高溫腐蝕數(shù)值模擬分析    肖琨;王強(qiáng);劉富君;

隔爆原理在電氣設(shè)備防爆技術(shù)中的運(yùn)用    馬貴春;

氣體爆炸安全措施評價    張玲玲;安琴;

基于CFD的毒氣泄漏中毒定量評估    章博;陳國明;

輸氣管道泄漏噴射火熱輻射危害分析    張建文;雷達(dá);

有風(fēng)情況下原油儲罐火災(zāi)數(shù)值模擬研究    趙艷萍;張和平;

甲烷-空氣混合物預(yù)混火焰的結(jié)構(gòu)特征研究    牛芳;劉慶明;宮廣東;何學(xué)秋;白春華;

可燃性粉塵爆炸分析及預(yù)防措施研究    孫貴磊;

高能云爆炸藥的爆炸效應(yīng)    劉庚冉;曹保榆;

石油化工園區(qū)火災(zāi)危險性分析及應(yīng)對策略研究    劉晅亞;秘義行;陳彥菲;

化工過程危險與風(fēng)險的分析與評價    王志榮;蔣軍成;李玲;

天然氣發(fā)電廠事故應(yīng)急救援預(yù)案編制要素研究    朱達(dá);

無機(jī)氟化工生產(chǎn)危險有害因素分析及安全對策措施研究    蘇建中;

液化氣儲罐蒸氣云爆炸(UVCE)事故的后果評價    常德強(qiáng);秦華禮;鄭欣;陳寶智;

受限空間煤塵爆炸傳播及傷害模型研究    楊書召

點(diǎn)火能量與初始壓力對瓦斯爆炸特性的影響研究    李潤之

阻流板對雙體船水動力性能影響的數(shù)值研究    鄧銳

溴化鋰水溶液微觀特性的分子動力學(xué)研究    朱蓓蓓

碟形越浪式波能發(fā)電裝置的水動力性能研究    黃燕

鋁合金型材擠壓的數(shù)值模擬及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究    潘健怡

分級式合成氣初步凈化系統(tǒng)中旋風(fēng)分離器的分離機(jī)理與結(jié)構(gòu)特性研究    崔潔

高原山區(qū)地形條件下城市重氣泄漏風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬    張朝能

受限空間煤塵爆炸沖擊波傳播衰減規(guī)律研究    程磊

爆轟法合成碳包覆金屬納米材料的研究    羅寧

傾斜巷道中風(fēng)流方向?qū)ν咚狗植寂c瓦斯積聚的影響    王春霞

局部通風(fēng)掘進(jìn)工作面換熱系數(shù)計(jì)算方法研究    張艷利

煤塵爆炸特性及抑爆技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究    左前明

變壓吸附管道流體動力學(xué)特性研究    蘇超

羅茨鼓風(fēng)機(jī)低噪聲結(jié)構(gòu)與內(nèi)流數(shù)值模擬研究    郭曉斌

糙率變化對圣維南方程組數(shù)值解的影響    蔣晶晶

交匯式溢洪道模型試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬    姜英芳

建筑工程安全事故預(yù)防與控制    耿亞杰

船用換熱式慣性濾清器物理場耦合計(jì)算    韓芳明

多級除塵器氣動性能分析    李鐵軍

化工安全管理計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的研究    蔣軍成;涂善東;

煙氣擴(kuò)散的CFD數(shù)值模擬    金穎,周偉國,阮應(yīng)君

可爆性氣體泄漏擴(kuò)散時均湍流場的數(shù)值模擬    孟志鵬,王淑蘭,丁信偉

液氨泄漏事故危險性的定量分析研究    饒國寧,陳網(wǎng)樺,胡毅亭,彭金華,劉榮海

不穩(wěn)定近地面層湍流的大渦模擬    蔡旭暉,謝飛欽,陳家宜

危險物泄漏擴(kuò)散過程的重氣效應(yīng)    張啟平,麻德賢

可爆性氣體爆炸極限和爆燃轉(zhuǎn)變成爆轟的研究    胡棟,龍屬川,吳傳謙,孫珠妹,程新路,王春彥

煤氣火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律及其加速機(jī)理研究    盧捷,寧建國,王成,林柏泉

點(diǎn)源大氣擴(kuò)散模式計(jì)算的參數(shù)選取    鄧新民

建筑物對空氣污染物擴(kuò)散影響的研究    郭少為,吳文權(quán)

爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域劃分的若干問題    鈕英建;

沙塵氣溶膠微結(jié)構(gòu)及其對降水影響的觀測和數(shù)值模擬研究    牛生杰

重氣擴(kuò)散過程的數(shù)值模擬    魏利軍

在役油氣長輸管線定量風(fēng)險技術(shù)研究    陳利瓊

負(fù)浮力射流特性的研究    楊中華

城鎮(zhèn)燃?xì)馐鹿曙L(fēng)險評價研究    伍良

客運(yùn)大樓零售店火災(zāi)轟燃現(xiàn)象和中庭火災(zāi)煙氣控制實(shí)驗(yàn)研究    仝慶貴

基于WebGIS的突發(fā)事故大氣污染模擬的研究實(shí)現(xiàn)    張媛媛

液化危險品儲罐泄漏——擴(kuò)散監(jiān)測及仿真預(yù)警系統(tǒng)    呂武軒,汪國華,王志民,蔡信炎

天然氣管道泄漏擴(kuò)散模型研究    李又綠,姚安林,李永杰

ALOHA軟件模擬分析環(huán)氧乙烷儲罐泄漏事故    相艷景;劉茂;張永強(qiáng);鄔長城;

化學(xué)危險性氣體泄漏擴(kuò)散模擬及其影響因素    潘旭海,蔣軍成

液化天然氣站氣體泄漏擴(kuò)散的模擬實(shí)驗(yàn)    肖淑衡;梁棟;

高爐煤氣泄漏擴(kuò)散過程及中毒事故的風(fēng)險分析    衛(wèi)國平;

環(huán)境溫度對高壓儲氫罐泄漏擴(kuò)散影響的數(shù)值模擬    劉延雷;鄭津洋;徐平;趙永志;陳虹港;

燃料車內(nèi)氫氣泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬研究    劉延雷;秦永泉;盛水平;陳海云;王兵;

綠化帶對氯氣泄漏擴(kuò)散影響的模擬研究    吳玉劍;潘旭海;孫智灝;

居室天然氣泄漏擴(kuò)散過程仿真研究    孟超;趙晶;

水電站GIS電纜層SF_6泄漏防護(hù)通風(fēng)的數(shù)值模擬與分析    秦丹;何天祺;劉勇;丁宗果;

液氯泄漏擴(kuò)散危害性分析    李俊侃;

基于GIS的天然氣泄漏事故現(xiàn)場人員疏散系統(tǒng)    于彥飛;

危險化學(xué)品槽車泄漏事故擴(kuò)散特點(diǎn)與模擬分析    武麟;

大量有毒重氣泄漏擴(kuò)散事故危害評價淺析    石祥;

液氯泄漏擴(kuò)散后果模擬分析及防范對策    李竹霞;秦言杰;夏昕;

基于GIS、實(shí)時氣象信息的毒害性氣體泄漏擴(kuò)散模擬技術(shù)研究    蔣軍成;張明廣;

輸氣管道泄漏噴射火熱輻射危害分析    張建文;雷達(dá);

談冶金企業(yè)受限空間作業(yè)危險源辨識的重要性    趙新;白殿吉;

冶金企業(yè)受限空間作業(yè)的安全技術(shù)措施    師強(qiáng);郭勇;

歐盟希望能緩口氣,俄烏依舊“斗氣”    記者 尚軍

氣路不暢,俄向歐盟國家輸氣量幾乎為零    郜婕

受“氣”18國,苦的“勻”給更苦的    楊舒怡

恢復(fù)供氣流量少 俄烏重開口水仗    

俄烏怨長 歐洲氣短    本報(bào)記者 陳紀(jì)英

沙特發(fā)展天然氣工業(yè)雄心勃勃    荊華

俄歐角力新一輪能源爭奪    張光政　張寧

天然氣產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)系統(tǒng)規(guī)劃    中國石油大學(xué)中國油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心主任 董秀成

俄白：不是“斗氣”那么簡單    本報(bào)記者 楊舒

發(fā)展天然氣工業(yè)關(guān)鍵在市場    記者 王樹勇 特約記者 許仙婷

大型液化天然氣儲罐泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬    莊學(xué)強(qiáng)

高壓氫氣快充溫升控制及泄漏擴(kuò)散規(guī)律研究    劉延雷

狹長受限空間火災(zāi)煙氣分層與卷吸特性研究    陽東

重氣擴(kuò)散過程的數(shù)值模擬    魏利軍

受限空間內(nèi)典型熱塑性材料熔融流動燃燒行為研究    程旭東

受限空間氣體爆炸傳播及其動力學(xué)過程研究    王志榮

中國天然氣資源開發(fā)利用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究    賀罡

細(xì)水霧抑制受限空間轟燃的實(shí)驗(yàn)與理論研究    陳呂義

特殊受限空間火災(zāi)轟燃的重構(gòu)研究    宗若雯

二烷基脲型凝膠劑室溫自組裝及其在力場和受限空間下形成的超分子結(jié)構(gòu)研究    熊蕓

受限空間天然氣泄漏擴(kuò)散和爆炸的數(shù)值模擬    于力

居室天然氣泄漏擴(kuò)散過程仿真研究    趙晶

天然氣管道泄漏擴(kuò)散事故危害評價    王新

長輸天然氣管道泄漏擴(kuò)散的數(shù)值模擬    桑博

液化氣體儲罐泄漏擴(kuò)散模型的研究及應(yīng)用    李梅

液氯儲罐泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬研究    嚴(yán)冬

化工企業(yè)地震次生毒氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律及風(fēng)險評估研究    謝紅梅

可燃?xì)怏w泄漏擴(kuò)散的CFD模擬研究    劉欣

高原開敞空間人工煤氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律研究    唐蕾

管道高壓含硫天然氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律研究    陳甲