论文部分内容阅读
化工生产中大量生产和使用易燃、易爆和有毒等危险性气体,过去发生的意外泄漏事故给社会带来了严重的灾害,也给人们留下了深刻的教训,1970年美国矿务局公布了“海上运输时液化天然气泄漏的危害”的研究报告,这触发了国际上对危险气体扩散问题的研究,而且扩散模式数学模拟的研究成为了迅速发展且先进的研究领域。近年来,随着计算机技术的迅速发展,人们把先进的计算机技术运用到数值模拟领域,开发出了各种优秀的数值模拟软件,其中FLUENT软件就是现在在流动和传热领域被人们广泛应用的数值计算软件。本文针对受限空间中可燃性气体的意外释放,运用FLUENT软件对其输运和扩散过程进行了数值模拟,得到可燃性气体浓度的时空分布,并分析了不同影响因素对可燃性气体扩散的影响,这对火灾报警等事故预防、事故发生后制定应急措施以及安全评价都有着重要的指导意义。本文的主要内容及结论如下:(1)利用CFD方法建立了受限空间内气体扩散的数学模型,结合FLUENT软件阐述了气体扩散的数值模拟所用到的数值方法,其中对空间内空气的湍流采用RNGk-ε湍流模型,运用组分输运模型对扩散过程进行模拟及SIMPLE算法来对流场进行数值计算;(2)在前述的数学模型基础上利用FLUENT软件对通风房间内氢气的扩散过程进行了数值模拟,把数值计算的结果和相关文献中的实验数据进行对比,确定了前面所建立数学模型的正确性,及运用ELUENT软件对气体扩散数值模拟的准确性和可行性;(3)根据前面数值计算的结果讨论了通风房间内氢气浓度分布的特点,给出了浓度分布的形象图形显示,并研究了通风口位置的改变和有障碍物存在时对气体扩散的浓度场和速度场影响:(4)建立了简化的煤矿坑道内甲烷气体泄漏扩散的物理模型和数学模型,模型中加入外界通风速度的影响,着重讨论有障碍物存在时坑道内的甲烷浓度分布特点,并对坑道内气体的泄漏速率、障碍物尺寸(高度、宽度)、泄漏源至障碍物的距离、泄漏源与障碍物的相对位置、气体密度等因素对坑道内气体扩散和浓度分布的影响分别进行了深入研究,给出了相关结论,并以得到的结论为基础,对煤矿坑道内可燃气体报警器的安装位置提供了可借鉴的指导意义。