高压天然气非恒定速率泄漏扩散数值模拟研究*
2021-02-05程方明张安邦罗振敏
程方明,张安邦,王 焘,罗振敏,王 涛,陈 言
(1.西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054;2.西安市城市公共安全与消防救援重点实验室,陕西 西安 710054;3.兵器工业卫生研究所,陕西 西安 710065)
0 引言
在天然气工业中,压缩天然气(Compressed Natural Gas,CNG)生产、储存、运输、使用一般在高压容器中,且工艺涉及设备多,流程复杂。高压容器及附属设施在使用过程中常因腐蚀或操作失误导致天然气泄漏。天然气储配厂储存大量高压天然气,一旦发生泄漏,遇明火会发生火灾或爆炸,对人员安全、公共设施及周边环境造成严重威胁。因此研究储配厂高压天然气泄漏,加强此类事故的预防与控制很有必要。
国内外学者对气体泄漏与扩散做了大量研究:Li等[1]通过使用FLACS软件研究安全间距对气体扩散的影响发现,安全间距降低船型和圆柱形浮式液化天然气(FLNG)结构中的气云尺寸,增大圆柱形FLNG结构气云尺寸;董刚等[2]采用FLUNT模拟高压管道内天然气泄漏与扩散过程,研究风速对扩散过程的影响;Li等[3]使用CFX软件模拟LNG燃料船发动机室中天然气泄漏扩散,优化气体探测器布局;Birch等[4-5]首次定义虚拟喷口,通过质量和动量守恒定律,推导出虚拟喷口处各有效物性参数,进一步完善气体泄漏模型;Chenoweth等[6-7]基于理想气体模型,提出适用于Abel-Noble状态方程的泄漏模型;Chefer等[8]对理想气体模型和Abel-Noble状态方程的泄漏模型预测结果进行对比发现,2者差异较小;刘凯迪[9]通过建立2区模型对高压欠膨胀H2射流进行数值模拟研究;刘自亮等[10]修正Brich泄漏模型,并结合CFD软件模拟气体泄漏及扩散过程;……
