学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

居室天然气泄漏扩散过程仿真研究

作　者: 赵晶
导　师: 孟超
学　校: 首都经济贸易大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 居室天然气泄漏扩散仿真
分类号: X932
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 165次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

目前,我国城市燃料的结构随着我国环保要求的提高在逐步改变。城市燃料的主体是液化石油气、人工煤气和天然气等气体燃料。在这些可燃气体中,天然气很具代表性,也是目前居民区应用最广泛的燃料。天然气及其产品极易燃烧,其最小点火能量很低,一旦泄漏,即使遇到像电气火花这样的微小能量也能被点燃。而且天然气的爆炸浓度极限很低,稍有泄漏,极易与空气形成爆炸性混合气体,遇明火或静电火花就会发生火灾和爆炸。天然气火灾易于扩散,火灾发生后极易出现很大的过火面积,如果若灭火措施不当,就会造成复燃、复爆。天然气泄漏以及火灾爆炸事故已经成为公众严重威胁,同时对参与救援的消防人员的生命安全也构成看很大的威胁。随着天然气用量的不断增加,天然气泄漏造成的火灾爆炸的事故次数也在不断上升。因此,天然气管道泄漏扩散问题已经成为城市安全领域备受关注的热点问题。为了能更有效的控制天然气事故的发生,就需要深入研究天然气使用中的各种安全隐患,以及天然气泄漏后扩散的途径和扩散的规律。本文针对天然气在居室泄漏后扩散的发生、发展过程及影响因素分析,并对泄漏形成的浓度场进行了模拟计算,对预防居室火灾的发生及控制具有重要意义。为了系统的研究居室内天然气泄漏扩散的过程和发展,为预防居民家庭天然气火灾和爆炸事故以及发生事故后的应急提供依据,本文以普通的居民居住条件为研究对象,通过对国内外各种气体扩散模型的学习和研究,兼顾天然气居室泄漏的特点,根据计算流体动力学原理,建立居室厨房天然气泄漏扩散几何模型。并通过Fluent软件对室内天然气泄漏后的扩散状态进行仿真模拟,得到天然气泄漏后的室内扩散过程,以及在不同时间内存在爆炸极限的区域和厨房达到爆炸极限的范围。并对爆炸后果进行评估。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-9
1 绪论  9-25
  1.1 选题的目的和意义  9-11
  1.2 国内外扩散仿真研究现状  11-17
    1.2.1 泄漏的分类  11-13
    1.2.2 扩散的机理  13
    1.2.3 危险物质扩散过程简介  13-16
    1.2.4 气体泄漏扩散研究现状  16
    1.2.5 射流的数值模拟现状  16-17
  1.3 天然气的主要危险性  17-19
    1.3.1 天然气的主要成分  17-19
    1.3.2 天然气泄漏的主要危险源  19
  1.4 引起室内天然气事故的原因  19-20
    1.4.1 管道泄漏  19-20
    1.4.2 燃气具泄漏  20
    1.4.3 燃气表泄漏  20
    1.4.4 胶管泄漏  20
  1.5 FLUENT软件介绍  20-23
    1.5.1 Fluent用于气体泄漏扩散的适用性  21
    1.5.2 Fluent求解问题  21-22
    1.5.3 基本方程和附加模型  22-23
  1.6 研究主要内容  23-25
2 气体泄漏扩散模拟方法  25-36
  2.1 物理模拟方法  25
  2.2 数学模拟方法  25-29
    2.2.1 高斯模型  26
    2.2.2 箱及相似模型  26-28
    2.2.3 浅层模型  28
    2.2.4 Sutton模型  28-29
    2.2.5 唯象模型  29
  2.3 CFD数值模拟方法  29-34
    2.3.1 涡粘性系数模型  31-33
    2.3.2 雷诺应力模型  33-34
  2.4 本章小结  34-36
3 居室天然气泄漏扩散模型  36-45
  3.1 计算模型的建立  36-38
    3.1.1 物理模型的建立  36-37
    3.1.2 几何模型的建立  37-38
    3.1.3 网格的划分  38
  3.2 基本控制方程  38-41
    3.2.1 连续性方程  39
    3.2.2 动量方程  39-40
    3.2.3 能量方程  40
    3.2.4 组分方程  40-41
  3.3 FLUENT数值计算  41-44
    3.3.1 确定求解器  41
    3.3.2 确定湍流模型  41-42
    3.3.3 设置天然气泄漏的相关参数  42
    3.3.4 确定天然气泄漏的形式和初始流量  42-43
    3.3.5 设置边界条件  43-44
    3.3.6 设置初始化条件  44
  3.4 本章小结  44-45
4 扩散仿真结果及分析  45-55
  4.1 天然气的扩散状态  45-46
    4.1.1 厨房门关闭  45-46
    4.1.2 厨房门开启  46
  4.2 爆炸区域确定  46-48
    4.2.1 厨房门关闭  47
    4.2.2 厨房门开启  47-48
  4.3 点火源处达到爆炸极限  48-50
    4.3.1 厨房门关闭  49
    4.3.2 厨房门开启  49-50
  4.4 扩散影响因素分析  50-54
    4.4.1 泄漏时间的影响  50
    4.4.2 厨房门的开启与关闭  50
    4.4.3 质量流量的影响  50-52
    4.4.4 厨房门的位置  52-54
  4.5 本章小结  54-55
5 爆炸后果计算及分析  55-65
  5.1 爆炸能量  55-56
  5.2 爆炸效应及其评估  56-61
    5.2.1 根据爆炸效应参数的评估  56-57
    5.2.2 冲击波压力的爆炸效应  57-58
    5.2.3 冲击波的破坏作用  58-60
    5.2.4 爆炸效应评估  60-61
  5.3 爆炸影响因素分析  61-63
    5.3.1 点火时间影响  61
    5.3.2 泄漏质量流量影响  61-62
    5.3.3 点火源位置影响  62-63
  5.4 本章小结  63-65
6 讨论与展望  65-67
  6.1 讨论  65-66
  6.2 展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-72
攻读硕士期间公开发表的论文  72-73

居室天然气泄漏扩散过程仿真研究

内容摘要

全文目录

相似论文