天然气瞬时泄漏扩散及燃爆区域划分研究

【摘要】：大型储罐因内含可燃气体的泄漏扩散而诱发一系列泄漏燃爆事故屡见不鲜,对社会造成巨大的经济损失和人员伤亡。尽管对储罐内可燃气体泄漏和燃爆有大量的研究报道,但现有的研究或者对气体扩散的研究大多对于连续泄放的居多,而对瞬时泄漏的研究较少也不深入；或者多关注介质压力、气象条件等因素对扩散的影响,对于地面粗糙度和大气稳定度等参数对泄露的影响规律关注不多；又或者对于天然气瞬时泄漏后的燃爆区域的领域研究几乎空白,导致现有的研究成果不能为瞬时泄漏扩散继而引起燃爆的此类事故模式提供较为有效和明确的技术指导。 基于此,本文采用Matlab软件,以某天然气储罐为例,对天然气瞬时泄漏的扩散规律进行数值仿真分析为分析和预测天然气泄漏的扩散距离、扩散面积及扩散后的动火区域提供了依据,有效控制事故发生及降低事故后果。首先,确定适用于轻气的高斯烟团模型；然后,基于高斯烟团模型仿真分析,绘制天然气瞬时泄漏扩散的等质量浓度曲线和动火燃爆区域；第三,分析泄漏量、大气稳定度、地表粗糙度等因素对天然气扩散的影响,并分别确定不同条件下的动火燃爆区域；最后,基于数值仿真结果分析,提出天然气泄漏后的应急疏散和救护措施。本文的主要研究内容和结论如下： (1)建立了天然气储罐泄漏扩散的数值模拟模型。在对扩散模型进行了有效性验证后,针对天然气的瞬时泄漏进行了较深入的探讨。 (2)研究了天然气储罐内可燃性气体的瞬时泄漏扩散规律,提出采用两个参数即下风向距离x和横风向距离y来定量评估可燃性气云的范围大小。结果表明,在泄漏量Q=1×109mg,地表粗糙度Z0=1m,风速u=5m/s时,天然气泄漏扩散浓度沿水平方向对称分布,泄漏达到稳定状态后,其扩散距离和扩散面积分别为1576m和472595m2。 (3)充分考虑不同的泄漏量、地面粗糙度、大气稳定度对天然气泄漏扩散规律的影响,确定了其下风向的扩散距离和扩散面积。结果表明：天然气扩散距离和面积随着泄漏量的增大而增大；大气越稳定,扩散距离和扩散面积越大；扩散距离及扩散面积随着地面粗糙度的增大而减小。 (4)在不同的参数下,分别确定了动火燃爆区域范围,结果表明,燃爆区域大小的规律同扩散规律一样。 【关键词】：瞬时泄漏 高斯烟团模型 燃爆区域 仿真分析
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE88
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 引言10-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 论文研究背景及意义11-15
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 泄漏燃爆事故及其危害12-15
• 1.1.3 研究意义15
• 1.2 国内外研究概述15-16
• 1.3 可燃性介质泄漏扩散实验研究16-18
• 1.3.1 现场实验16-17
• 1.3.2 风洞实验17-18
• 1.4 可燃性介质泄漏扩散模型研究18-25
• 1.4.1 扩散经验模型18-24
• 1.4.2 扩散CFD模型24-25
• 1.5 储罐可燃性介质燃爆的研究现状25-26
• 1.5.1 储罐燃爆事故危险性分析25-26
• 1.5.2 储罐燃爆事故的数值模拟26
• 1.6 研究存在的主要问题26-27
• 1.7 本文的研究内容及技术路线27-29
• 1.7.1 研究内容27
• 1.7.2 技术路线27-29
• 第二章 天然气泄漏模型建立29-33
• 2.1 模型概述29-30
• 2.2 泄漏源有效高度30
• 2.3 扩散参数的计算30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 天然气瞬时泄漏扩散模拟33-44
• 3.1 几何模型及参数设定33-35
• 3.2 天然气瞬时泄漏扩散规律35-36
• 3.3 影响因素36-41
• 3.3.1 泄漏量对天然气扩散的影响36-37
• 3.3.2 大气稳定度对天然气扩散的影响37-39
• 3.3.3 地面粗糙度对天然气扩散的影响39-41
• 3.4 预防措施及应急方法41-42
• 3.4.1 预防措施41
• 3.4.2 应急方法41-42
• 本章小结42-44
• 第四章 燃爆区域的划分研究44-52
• 4.1 燃爆区域概述44-46
• 4.1.1 美国标准44-45
• 4.1.2 欧洲及中国标准45-46
• 4.1.3 美国、欧洲及中国标准的区别46
• 4.2 天然气瞬时泄漏后的燃爆区域46-47
• 4.3 影响因素47-50
• 4.3.1 泄漏量对燃爆区域的影响47-48
• 4.3.2 大气稳定度对燃爆区域的影响48-49
• 4.3.3 地面粗糙度对燃爆区域的影响49-50
• 4.4 预防措施及应急方法50-51
• 4.4.1 预防措施50-51
• 4.4.2 应急方法51
• 本章小结51-52
• 第五章 结论与展望52-54
• 5.1 研究结论52-53
• 5.2 存在问题及展望53-54
• 参考文献54-58
• 附录A 用Matlab模拟天然气燃爆区域58-60
• 附录B 不同大气稳定度下的燃爆区域60-63
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文63-64
• 致谢64

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

液化天然气泄漏扩散数值模型分析    庄学强;廖海峰;

燃气连续泄漏扩散的三维模拟研究    张甫仁;李娜;孙洁;

天然气管线泄漏扩散及危害区域分析    王大庆;高惠临;

天然气管道泄漏扩散的模型研究    蒋波沱;邢晓龙;贾彦强;张旭;

国内天然气管道泄漏扩散研究进展    贾彦强;邢晓龙;蒋波沱;张旭;

风速对管道天然气泄漏扩散影响的数值模拟    邬长福;吴惠萍;刘斌贝;

环境温度对高压储氢罐泄漏扩散影响的数值模拟    刘延雷;郑津洋;徐平;赵永志;陈虹港;

压力对管道天然气泄漏扩散影响的数值模拟    王树乾;邱荣先;钟月华;肖泽仪;

绿化带对氯气泄漏扩散影响的模拟研究    吴玉剑;潘旭海;孙智灏;

天然气泄漏扩散的三维数值模拟    李自力;李胜利;李长胜;丁清苗;琚选择;

液化天然气储罐泄漏扩散模拟计算与分析    诸德志;吴剑;

液氯泄漏扩散危害性分析    李俊侃;

液化石油气泄漏扩散的模拟研究    高磊;尚志伟;

大型液化天然气储罐泄漏扩散数值模拟    庄学强

危险化学品泄漏扩散模拟的研究    张景钢

天然气管道泄漏扩散事故危害评价    王新

三高气田硫化氢泄漏扩散模拟及分级预警研究    田野

长输天然气管道泄漏扩散的数值模拟    桑博

室外管道燃气泄漏扩散模拟与可视化研究    孙洁

有害气体运输过程中泄漏扩散的模拟与分析    李继兵

天然气瞬时泄漏扩散及燃爆区域划分研究    廖倩雯

液化气体储罐泄漏扩散模型的研究及应用    李梅

埋地成品油管道小孔泄漏扩散的数值仿真模拟    符泽第

天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究    秦政先