氯气泄漏扩散数值模拟的研究

发布时间：2017-08-08 19:03

  本文关键词：氯气泄漏扩散数值模拟的研究

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【摘要】：氯气作为一种用途广泛的危险化学品,在生产、贮存、使用过程中,稍有不慎容易造成泄漏扩散事故。由于其具有毒害特性,事故发生后会导致财产损失和人员伤亡。所以,对氯气泄漏扩散过程的研究显得尤为重要,这对氯气泄漏扩散事故的预防和救援有一定的理论指导和实践意义。氯气作为一种典型的重气,在其扩散过程中遵循重气扩散规律。在实际情况下,氯气的扩散规律非常复杂,需考虑到诸多因素。鉴于氯气的毒害作用及现场实验的不确定性,本课题选用数值模拟方法对某化工企业氯气存储车间进行泄漏扩散模拟研究。本课题基于FLUENT软件对车间内的氯气储罐发生的缝隙泄漏做出了模拟分析,针对不同的实际情况得到相应工况下氯气扩散的规律,为泄漏事故的预防措施和应急处理提出合理的建议。本课题主要的研究工作和分析结论如下:(1)综述了毒害气体扩散的国内外研究现状,对比了不同研究方法的适用范围和可行性,根据现实条件选择数值模拟进行本课题的主要研究,运用FLUENT 15.0软件对实际情况进行模拟。根据化工企业氯气存储车间建立模型,划分网格,设置与现实相符的初始条件,对于不同时间段,不同泄漏方向,不同环境风速,不同泄漏源情况下的氯气泄漏扩散进行了模拟分析。(2)针对不同工况下的模拟结果进行数据处理和分析发现:在自然状态下空间内氯气泄漏在一定的时间内达到稳定;在重力的影响下,上部泄漏口的扩散范围相比下部泄漏口较大;随着环境风速的增加,环境风对氯气浓度的稀释作用越来越明显;距离出口从远到近的储罐发生泄漏的范围呈先增大后减小的趋势,罐体之间对气体扩散有阻挡作用。基于分析结果进行危险区域的划分,对氯气泄漏事故的预防措施和应急处理提出指导性意见。
【关键词】：氯气扩散 数值模拟 应急预防
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ124.41;TQ086
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 现场实验研究11
• 1.2.2 风洞模拟研究11-12
• 1.2.3 实验模拟研究12
• 1.2.4 数值模拟研究12-13
• 1.3 研究目的13-14
• 1.4 研究方法14
• 1.5 研究思路技术路线14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 2 氯气泄漏危害及扩散理论16-23
• 2.1 氯气的基本特性16-18
• 2.1.1 氯气的性质16
• 2.1.2 氯气危害特性16-18
• 2.1.3 氯气危害范围18
• 2.2 重气扩散理论18-22
• 2.2.1 重气扩散模型18-19
• 2.2.2 重气扩散过程19-20
• 2.2.3 影响重气扩散的因素20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 氯气泄漏扩散数值模型23-35
• 3.1 CFD技术简述23-24
• 3.2 基本微分方程24-25
• 3.3 湍流模型的选择25-27
• 3.4 确定泄漏模型27-34
• 3.4.1 氯气泄漏几何模型29
• 3.4.2 基本假设29
• 3.4.3 初始条件29-30
• 3.4.4 模型的建立和计算域的选择30-31
• 3.4.5 边界条件31
• 3.4.6 模型网格划分31-33
• 3.4.7 计算模型及运行环境的选择33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 氯气泄漏扩散数值模拟研究35-60
• 4.1 自然状态下的模拟情况35-40
• 4.2 不同泄漏方向的模拟情况40-46
• 4.3 不同风速下的模拟情况46-54
• 4.4 不同泄漏罐体的模拟情况54-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 氯气泄漏扩散应急预防研究60-72
• 5.1 氯气泄漏事故预防的必要性60-61
• 5.2 氯气泄漏事故的分析61-63
• 5.3 氯气泄漏范围的划定63-67
• 5.4 应急处置基本原则和响应体系67-68
• 5.5 氯气泄漏事故的安全措施68-71
• 5.5.1 氯气泄漏事故的预防措施68-70
• 5.5.2 氯气泄漏事故的应急对策70-71
• 5.6 本章小结71-72
• 6 结论与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-77
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果77-78
• 致谢78

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本文编号：641519