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基于FLUENT的海上平台天然气储罐泄漏扩散研究曲晶瑀;陈凯【摘要】针对海上石油平台天然气储罐泄漏扩散问题，基于计算流体动力学软件FLUENT，参照某海洋平台，建立海上平台的二维模型。
模拟得到不同风速、泄漏孔径和泄漏速度条件下天然气在海上平台的泄漏扩散分布规律，并根据天然气5%~15%的爆炸极限模拟出天然气泄漏后的危险区域。
模拟结果表明不同风速、泄漏孔径和泄漏速度与天然气泄漏扩散之间的规律并以此预测天然气泄漏扩散危险区域。
为此类事故的预防、控制以及海上平台人员应急逃生方面均提供了参考。
%In order to study leakage and diffusion of natural gas containers on the offshore platform,based on computational fluid dynamics software FLUENT, taking an offshore platform as reference, a two-dimensional model of offshore platform was established. The leakage and diffusion laws of natural gas on the offshore platform were obtained under the different condition of wind speed, diameter of leakage hole and leakage rate. The dangerous area after the leakage of natural gas was determined according to the gas explosion limit of 5% -15%.Simulation results show that,the different wind speed, diameter of leakage hole and leakage rate have effect on gas leakage and diffusion ,then the danger area of the leakage and diffusion of natural gas can predicted based on these factors.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2016(045)005【总页数】4页(P1082-1085)【关键词】海上平台;FLUENT;天然气泄露;扩散规律【作者】曲晶瑀;陈凯【作者单位】东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆 163318;海洋石油工程股份有限公司，天津 300451【正文语种】中文【中图分类】X397;TE58随着我国国民经济的快速发展，对油气资源的需求量也与日俱增。
海上平台受限空间气体扩散特性分析摘要：目前针对海上油气平台泄漏扩散特性的研究大多针对自由空间泄放，但海上平台空间有限且设施设备布置紧凑，因此受限空间内的泄漏扩散与自由空间不同，本文利用Fluent软件对海上平台受限空间内的气体泄漏扩散特性进行模拟研究，同时分析风条件和泄漏源特性对气体扩散的影响，为平台布置方案提供一定指导。
关键词：海上平台；受限空间；气体扩散1 研究背景目前针对海上油气平台泄漏扩散特性的研究大多针对自由空间泄放[1-3]，但海上平台空间有限且设施设备布置紧凑，实际上发生的泄漏均在受限空间内进行，平台甲板及其上布置的设施设备都会对扩散特性产生影响，扩散规律将与自由空间不同。
本文利用Fluent软件对海上平台受限空间内的气体泄漏扩散特性进行模拟研究，并分析不同风条件和泄漏源特性对气体扩散的影响，为平台布置方案提供一定指导。
2 基础数据及计算模型某海上气田中心处理平台是一座8腿带井口中心气处理平台。
平台桩腿间距为（14+16+14）m×18m，平台上设有生活楼、油气分离处理系统、压缩机系统、凝析油外输系统等，共有12个井槽，按照4（行）×3（列）排列，采油树布置在中层甲板，中层甲板尺寸为64m×40m，层高9m。
中层甲板布置方案为：2轴处设有防爆墙将危险区和安全区隔开，2轴东侧为危险区，主要布置有采油树、生产管汇、生产分离器、段塞流捕集器和换热器等。
根据甲板上设备布置建立中层甲板的物理模型，假设2轴处防爆墙将其东西两侧完全分隔，本文仅研究2轴东侧气体扩散特性，选择计算区域为200 m×80 m×200m，采用非均匀四面体网格划分区域，在泄放口附近区域进行网格加密。
以该平台井口区所在的中层甲板为分析案例，运用FLUENT软件模拟危险性气体泄漏后的释放扩散过程，给出扩散气体的浓度空间分布以及各影响因素对气9%、体扩散的影响。
在气体扩散模拟中，可燃气体组分及其体积百分数如下：CO2C1 96%、C2 10%、C3 5%。
海洋平台蒸气云爆炸计算方法及规律研究Study on Computational Method and Regularity of Vapor Cloud Explosion onOffshore Platform学科专业：船舶与海洋工程作者姓名：孔凡冬指导教师：余建星教授天津大学建筑工程学院二零一八年十二月中文摘要随着海洋油气资源开发的推进，海洋平台发生可燃性蒸气云爆炸灾害的危险逐渐显现，海洋工程安全生产提出了防控海上天然气爆炸的新要求，而明确蒸气云爆炸预测方法和影响规律是关键性问题。
本文基于此研究了海洋平台可燃性蒸气云爆炸的预测计算方法以及关键因素的影响规律，为海洋平台蒸气云爆炸安全防控提供理论方法指导。
首先，研究了可燃性气体爆炸条件、爆炸模式、爆炸发展过程、爆炸破坏原理和破坏衡准等爆炸原理，分析了火焰速度、爆炸超压、超压时间历程曲线等关键指标参数。
其次，研究了多种蒸气云爆炸预测计算方法，对以TNT当量法为代表的经验方法、以TNO多能法为代表的经验与模拟结合方法，以及以FLACS 为代表的CFD数值模拟方法三种蒸气云爆炸预测方法进行探索研究和对比分析，并分别针对相同爆炸工况开展分析计算。
结果显示TNT当量法与蒸气云爆炸规律偏差较大，TNO多能法仅适用于初期保守定性预测，而且二者存在影响因素参数较少、爆炸后果指标单一、计算结果各向同性等问题，CFD数值模拟方法在这些方面具有明显优势。
为了研究海洋平台典型结构内部蒸气云爆炸规律，基于CFD方法建立蒸气云爆炸计算模型，选用国外MERGE项目的系列爆炸实验进行模型验证，取得了高度吻合的对比计算结果，验证了模型的有效性。
最后，针对海洋平台典型结构形式，选取甲烷作为爆炸燃料，分析了蒸气云爆炸受多种因素影响的规律，对燃料浓度和结构排列方式两个关键因素深入研究。
分别计算不同浓度、不同结构排列方式下的蒸气云爆炸关键指标，结果表明10%的燃料浓度是甲烷空气均匀混合气体的最大爆炸破坏浓度，蒸气云爆炸后果对于结构排列方式比较敏感，间隔均匀排列的结构障碍物造成的爆炸作用最大。
基于Fluent船用排气净化低温等离子体反应器流场分析Fluent船用排气净化低温等离子体反应器是一种高效的气体净化设备，可以有效地降低船舶排放污染物的浓度，提高空气的质量。
本文通过对该设备的流场分析，探讨其在实际应用中的优缺点及其改进措施。
在Fluent船用排气净化低温等离子体反应器中，气体从进口进入反应器，在高电压电场的作用下，分子被分解成带电的离子和自由电子，并通过离子再组合和自由电子与分子相互结合，最终达到净化效果。
在此过程中，流场的分析非常重要，对于净化效果和设备的性能均有重要影响。
首先，分析该设备的流场特征。
在进口处，气体注入后流经导电板，在电极处形成电场，引起气体中分子的碎裂和离子的生成。
流场受到电场的作用，气体在导电板和电极之间流动，形成强电场区和弱电场区，不同电场区域的气体速度和浓度均有区别。
在这个过程中需要考虑气体的热传导、质量传输以及化学反应等影响，以此来优化反应器的结构和操作参数。
其次，分析Fluent船用排气净化低温等离子体反应器的优缺点。
该设备具有高效净化、安全可靠、适用范围广、易于维护等优点。
但是，该设备存在着能量消耗高、排放的NOx浓度高、操作温度受限等缺点。
因此，学术界和产业界正积极寻求解决这些问题的方法，以完善设备的性能。
最后，探讨Fluent船用排气净化低温等离子体反应器的改进措施。
在设备的结构设计方面，可以采用流线型设计、电极形状设计等方式来改善气体流场结构，以提高净化效率以及能量利用效率。
在操作参数的控制方面，可以采用智能控制技术来对电压、频率、温度等参数进行自适应控制，从而避免设备的过度或者不足的情况。
此外，更好的电极材料、更高效的电源、更优越的气体混合技术等技术的应用，将使Fluent船用排气净化低温等离子体反应器的效率更高，更健康的环境同时也在不断地向我们走近。
综上所述，Fluent船用排气净化低温等离子体反应器采用了先进的等离子体反应原理，通过对气体流场的分析，可以优化设备的结构和操作参数，提高其净化效率和能量利用效率。
海上平台冷放空系统在低放空量下的安全分析静玉晓;衣华磊;张明;陈绍凯【摘要】在海洋石油平台冷放空系统的设计中,选择泄放管径时一般以平台最大泄放量为基准,使放空口流速达到150 m/s.若平台实际放空量远小于设计放空量,则放空口的气体流速难以达到设计值,此时可燃气体的稀释效果有待验证,冷放空系统的安全性需重新评估.利用FLUENT软件,通过数值模拟的方式,验证了海上平台冷放空系统在低放空量下的安全性,并对冷放空系统的设计提出了建议.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2015(030)003【总页数】4页(P73-76)【关键词】冷放空;可燃气体;数值模拟;低放空量【作者】静玉晓;衣华磊;张明;陈绍凯【作者单位】中海油研究总院,北京100027;中海油研究总院,北京100027;中海油研究总院,北京100027;中海油研究总院,北京100027【正文语种】中文【中图分类】X932冷放空即冷态放空，是指把连续放空物直接释放到一个未燃烧的火炬处所[1]，在海洋石油平台生产过程中，如果环境法规允许，可以对事故状态下的烃类蒸汽进行冷放空处理[2]。
在冷放空系统设计中，目前的习惯做法是以平台最大泄放量为基础，选取合适的泄放管径尺寸以使放空口的气体流速达到150 m/s[3]，实现喷射稀释，然后利用数值模拟方法评估可燃气体扩散情况，确保爆炸极限范围远离平台，未提及其他泄放工况[4,5]。
若平台出现低量放空工况，例如套管放气工况，放空量远小于设计泄放量，在既有放空管尺寸条件下，放空口的气体流速难以达到设计值，此时需要重新评估可燃气体扩散是否满足安全要求。
《泄压和减压系统指南》中认为[3]，对于泄放速度超过30 m/s的场合，喷射冲力稀释效果相同，而在多数情况下，甚至在25%的额定释放量时，放空速度仍大于30 m/s，但是该规范并未提及放空速度小于30 m/s的工况，因此该文将以某海上平台为例，采用数值模拟方法，研究冷放空系统在低放空量下的安全性。
