城市燃气泄漏扩散模型及其危险性控制研究

发布时间：2017-11-29 02:17

  本文关键词：城市燃气泄漏扩散模型及其危险性控制研究

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【摘要】：近年来,我国轻工业和重工业的快速发展导致城市化进程日益加快,城市燃气事故时有发生。燃气中毒、窒息、燃爆等事故由于波及范围广,极易造成周围人员群死群伤和大面积财产损失,甚至影响社会稳定性。因此,深入探究有效控制燃气事故发生的方法显得至关重要。要控制燃气事故的发生,必须了解燃气泄漏扩散的规律以及事故发生后的波及范围,即危险区域,从而更科学地指导燃气抢险和安全救援。本文基于气体泄漏模型、扩散模型以及射流理论,以南方某城市实际铺设燃气管道为例,建立天然气泄漏扩散物理模型。运用数值模拟方法,以三大守恒定律、k-e模型为基础,在GAMBIT软件中建立几何模型,以管道天然气为研究对象,借助FLUENT流体力学软件仿真模拟了开阔空间和有障碍物存在两种情况下的天然气泄漏与扩散过程。研究结果表明,天然气从泄漏口高速喷出作射流运动,在泄漏口处的浓度最大,呈束状向上迁移,射流结束后在浓度差的作用下继续向上扩散。水平风流使天然气沿下风向和近地一侧倾斜扩散。泄漏口径会使天然气扩散范围更广,最外层边缘气体的浓度更高。H2S的安全区域比CH_4小,天然气的安全区域可以H2S的安全区域为参照。障碍物的存在会阻挡天然气扩散,使原本沿下风向扩散的天然气朝高空扩散,障碍物迎风面由于天然气堆聚浓度值极高,背风面浓度则很低。随着障碍物高度的逐渐增加,障碍物纵向阻挡作用显著增大,而障碍物宽度的变化对泄漏点天然气扩散的影响不大。泄漏口与障碍物之间水平方向距离的增加使得天然气集聚在障碍物迎风侧的范围增大,但随着其水平方向上距离的增加,聚集的浓度显著降低,扩散高度明显下降,横向扩散距离越来越大。天然气爆炸区域主要分布于高空,高浓度聚集区域主要分布在障碍物迎风侧。模拟分析结果指出,一旦发生天然气泄漏,首先应疏散泄漏口处的人群,其次是下风向的人群,设置安全警戒线后迅速组织燃气抢险。存在障碍物时,天然气中毒窒息区域浓度值较大,新鲜风流的注入会使中毒窒息区域转变为爆炸区域,应加强高空天然气通风并重点针对障碍物迎风面进行安全救援。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU996

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本文编号：1235837