空间约束对液氢泄漏扩散过程的影响研究

发布时间：2021-11-29 13:43

　　基于计算流体力学方法,建立了大规模液氢泄漏扩散的数值模型,采用美国国家航空航天局（NASA）1981年的液氢泄漏实验数据验证模型可靠性。为了研究空间约束对液氢泄漏扩散过程的影响,在泄漏口上风向和下风向分别设置障碍物,模拟研究液氢泄漏蒸发形成的氢气云团的扩散过程,分析得到了云团的运动规律与云团浓度下降至低于可燃浓度的时间、云团扩散的最高和最远的距离等重要参数。对比无障碍情况下液氢泄漏扩散过程,发现在泄漏口附近设置障碍物能够使可燃氢气云团扩散达到的最大高度降低44.0%,同时云团在水平方向所达到的最远距离显著减少65.7%。并且发现在泄漏口上风向设置障碍物能够加快氢气云团的扩散速度,相比无障碍物工况氢气云团浓度降至低于可燃范围的时间缩短了15%,能够减轻发生火灾的风险;而在泄漏口下风向设置障碍物则使云团浓度降至低于可燃范围的时间相比无障碍工况延长64%,增加了发生二次事故的可能。 

【文章来源】：低温工程. 2020,(06)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

氢气云团宏观扩散行为示意图

建立250×60×100 m的计算区域,几何模型示意图如图2b所示。液氢储存区域为0.3×0.6×0.07 m。由于实验中沙池顶部高度与外围围墙几乎相同,因此在模型中实验里的外围墙被忽略。针对液氢储罐,当泄漏孔洞位于储罐底部,泄漏面积较大时,氢的泄露主要以液相泄漏为主。2.3.2 网格无关性验证

采用结构网格离散计算区域,液氢泄漏口附近网格细化。采用3种网格精度进行网格无关性验证,以液氢停止泄漏后氢气云团的最大浓度随时间变化规律为网格无关性验证的判据。如图3所示,63万网格与82万网格的结果差异较小,考虑计算精度与时间成本,选取63万网格进行后续液氢泄漏扩散过程研究。2.3.3 计算结果有效性验证

【参考文献】：
期刊论文
[1]液氢泄漏事故中氢气可燃云团的扩散规律研究[J]. 邵翔宇,蒲亮,雷刚,李强,厉彦忠.  西安交通大学学报. 2018(09)
[2]氧氮相变对液氢泛溢过程数值模型的影响分析[J]. 吴梦茜,刘元亮,雷刚,金滔.  低温工程. 2016(06)
[3]重气云团瞬时泄漏扩散的数值模拟研究[J]. 潘旭海,蒋军成.  化学工程. 2003(01)



本文编号：3526609