有害物质泄漏扩散的数值模拟

苯罐泄漏的CFD数值模拟李洁【摘要】苯是一种石油化工基本原料，可燃，有毒，致癌。

一旦发生泄漏，后果十分严重。

本文分别采用Fluent和DEGADIS模型模拟苯的泄漏扩散。

研究结果可为泄漏事故的后果和风险评估的提供一定的参考。

【期刊名称】《安全》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】4页(P25-28)【关键词】Fluent;DEGADIS;泄漏;数值模拟【作者】李洁【作者单位】北京市劳动保护科学研究所【正文语种】中文石化企业生产、储存和输送着各种类型的危险物质如易燃、易爆、有毒、有害及有腐蚀性气体或液体等。

通过高压容器、储罐、输送工艺管线的破裂等事故致使这些危险物质意外泄漏或释放，泄漏出来的物质可能会发生燃烧、爆炸事故或者对周围环境造成严重的污染，引起居民群体中毒甚至死亡。

当前污染物扩散及其模拟研究大多针对重大事故。

事实上除了事故性的污染物泄漏扩散外，更常见的是污染物的中低度泄漏扩散，如泵、储罐和管线等工艺设备的破裂而引起污染物短时间泄漏。

尽管在发生泄漏后能通过连锁等控制系统迅速控制泄漏事故而终止污染物泄漏过程，仍然会有一部分物料泄漏后向周围扩散并污染环境。

本文运用Fluent和DEGADIS模型模拟苯罐泄漏扩散，并作对比分析，研究结果可为泄漏事故的后果和风险评估的提供一定的参考。

1.1 模型简介1.1.1 DEGADIS模型DEGADIS模型由Arkansas 大学的Tom Spicer和Jerry Havens 最初开发，并被美国EPA以及气体研究所等单位资助和认可。

适用范围简介：（1）瞬时（即发生在几秒钟）。

（2）连续地面（即持续几分钟与很少或没有变化在发射率）。

（3）连续喷射释放。

局限性简介：使用该模型仅限于致密气体释放或液体泄漏，蒸发到密集的气体。

模型的适用性取决于计算理查森数释放。

DEGADIS 包括计算工具菜单下计算了理查森数。

对于一个连续致密气体释放，理查森数大于32。

多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究共3篇多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究1随着现代工业的进步和发展，大规模化的化工、石油、发电、交通等行业发展迅速，但同时也带来了诸如气体泄漏等安全隐患。

气体泄漏不仅对人的生命健康造成威胁，还可能对环境、财产等造成巨大的损失。

因此，多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究是保障人民生命安全的重要途径之一。

在多源气体泄漏扩散的实验研究中，主要通过实验室条件下搭建的气体泄漏体系来进行研究。

实验的硬件设备主要包括罐体、泄漏口、风扇、仪器分析系统等。

实验的过程中需要考虑到参数的变化对泄漏扩散的影响，比如泄漏位置、泄漏口形状以及风速等影响因素。

实验结果主要通过仪器分析系统获取样品并进行分析，可以量化分析泄漏气体的浓度、分布范围等信息。

在数值模拟方面，基于现有理论和数据建立数学模型，利用计算机进行泄漏扩散的数值模拟研究。

数值模拟需要考虑到泄漏源、周围环境、风速等相关参数，并结合地理信息系统（GIS）等方法进行模拟。

通过数值模拟可以预测泄漏气体的扩散情况和范围，同时也可以模拟不同条件下的泄漏演化，比如不同风速和气象条件下泄漏的扩散情况。

在实验与数值模拟研究中，需要考虑到一系列的技术问题，比如实验装置的设计、数据获取的准确性、理论模型的准确性等。

由于气体泄漏是一个多因素、多场耦合的复杂过程，因此需要综合多学科的知识来进行深入的研究。

在研究中，需要考虑到泄漏气体的种类和性质。

不同种类和性质的气体在泄漏后的扩散效果是不同的，因此需要针对不同的气体进行研究。

此外，研究还需要考虑到气体泄漏和扩散对周围环境和人体健康的影响，对于相关环境和健康问题也需要进行深入研究。

在实验与数值模拟的基础上，可以制定相应的应对措施和预防方案。

比如在实验过程中，可以通过控制风速、泄漏口形状等因素来调整泄漏气体的扩散范围；在预防方面，可以采用气体检测设备、开展安全培训等措施来减少气体泄漏的发生。

总之，多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究是非常重要的，可以为防范气体泄漏事故提供有力的科学依据。

放射性污染物的迁移与扩散模拟近年来，随着人们生活水平的提高和工业化的不断发展，放射性污染也成为了人们关注的重要问题之一。

放射性污染物和核事故的发生不仅会对人类和环境造成极大的危害和影响，更会引起全球范围内的关注和警惕。

如何准确地模拟放射性污染物的迁移与扩散，成为了科学家们研究的重大课题。

一、放射性物质的污染来源放射性物质主要来自两个方面：自然放射性和人工放射性。

自然放射性是指自然界中存在着的放射性物质，比如岩石、土壤、气体等，而人工放射性则是指人类活动造成的放射性污染，如核电站、核试验等。

二、放射性物质的迁移与扩散放射性物质的迁移和扩散是指放射性物质在环境中移动和扩散的过程。

这个过程是很复杂的，受到许多因素的影响，如地形、气象、底物等，而这些因素又相互交织，形成了复杂的生态条件。

在放射性物质的迁移和扩散的过程中，主要受到以下几种因素的影响：1.气象条件：气象条件对放射性物质的迁移和扩散起着极其重要的作用。

风向、气温、湿度等因素都会影响放射性物质的扩散方式和速度。

2.地形地貌：不同的地形和地貌特征也是影响放射性物质迁移和扩散的重要因素之一。

山脉、丘陵和平原等地域区分之间有很大的差异。

3.土壤性质：土壤不仅影响放射性物质的迁移和扩散，而且也是放射性物质富集和释放的重要媒介。

土壤质地、声速、通透性等因素都会影响放射性物质的传播和释放。

三、放射性物质的模拟方法针对放射性物质的复杂迁移和扩散过程，科学家们根据其具体情况，制定了不同的模拟方法。

其中最常用的是数值模拟方法及推理模型等。

1.数值模拟方法数值模拟方法是用计算机来模拟放射性物质的迁移和扩散过程。

该方法主要依据一定的物理方程和相应的数学方法，利用计算机模拟流体在多相介质中的运动和传输过程，具有清晰、可视化等优点，能够提供具有空间和时域信息的放射性物质分布和状况等方面的数据。

2.推理模型推理模型是指在放射性物质的迁移和扩散过程中，根据一定的评价标准，找出放射性物质的扩散规律，并通过统计分析得到相关参数。

泄漏事故后果模拟分析方法泄漏事故是指化工企业、石油石化企业等生产过程中，由于设备故障、人为操作不当等原因导致危险化学品泄漏到环境中，对周围环境和人饮有潜在危害的情况。

泄漏事故的后果模拟分析方法是对泄漏事故发生后可能造成的影响进行模拟分析和评估，从而为应急救援工作提供科学依据。

首先，在泄漏事故后果模拟分析中，进行事故场景建模是非常重要的一步。

事故场景建模是指根据泄漏事故发生的具体情况，对事故场景进行描述，并确定模拟分析的范围和要素。

建模时需要考虑事故发生的时间、地点、原因、泄漏物质性质、泄漏速率、泄漏源高度等因素。

通过事故场景建模，可以为后续的模拟分析提供准确的数据。

其次，在泄漏扩散模拟中，可以采用数值模拟方法进行。

数值模拟是利用计算机仿真技术，通过建立数学模型，模拟泄漏物质在环境中的扩散过程。

数值模拟需要根据泄漏物质的物理化学性质、环境气象条件、地形地貌等因素，选用相应的数学模型进行计算。

常用的数值模拟方法有欧拉方法、拉格朗日方法等。

通过泄漏扩散模拟，可以了解泄漏物质在空气中的传播范围和浓度分布，从而评估事故对周围环境和人饮的潜在危害。

最后，在风险评估中，需要根据泄漏物质的危险性以及泄漏物质暴露给人员和环境的情况，对风险进行评估。

风险评估可以采用常见的定量风险评估方法，如风险矩阵法、风险曲线法等。

风险评估需要综合考虑泄漏物质的毒性、浓度、持续时间、接触途径、敏感人群等因素。

通过风险评估，可以对泄漏事故后果进行全面的评估，为相关部门决策提供科学依据。

此外，在进行泄漏事故后果模拟分析时，还需借助相关软件和数据库的支持。

目前，市面上有很多泄漏扩散模拟软件，如Aloha、PHAST等，这些软件可以根据泄漏情况快速进行模拟分析，并输出模拟结果。

另外，相关的数据库，如危险化学品数据库、气象数据库等也为泄漏事故后果模拟分析提供了丰富的数据支持。

总结起来，泄漏事故后果模拟分析方法是一个系统工程，需要通过事故场景建模、泄漏扩散模拟和风险评估三个步骤来进行。

液氨储罐事故性泄漏扩散过程模拟分析术液氨是化工企业常用的原料，用途广泛，而每年因为液氨的泄漏造成的事故也十分频繁，由于其毒性很大，吸入毒性指数(Index of Potential Inhalation Toxicity，Prr)<300，危险等级2，属于高度危险物质，一旦泄漏极可能造成严重的事故后果。

决定液氨泄漏状况的因素多而复杂，与其理化性质、闪蒸系数、泄漏源的压力和几何形状、泄漏地的地貌情况和气象条件、储存运输的操作程序等都有密切关系。

因此，综合考虑各种因素，建立液氨泄漏和扩散膜性，运用数学方法进行模拟，分析其泄漏和扩散的规律，对于救灾、重大危险源编制应急事故预案以及对新建项目进行危险性预评价都具有一定程度的指导意义。

1 数学模型通常情况下，液氨在常温下加压压缩，液化储存，一旦泄漏到空气中会在常压下迅速膨胀，大量气化，并扩散到大的空间范围。

1.1泄漏模型对于灾难性破坏引起的液氨泄漏，可保守地认为容器内所有的贮存物质瞬间全部泄漏，全部泄漏时一般有爆炸发生，对其发生爆炸后的状况再运用数值模拟进行预测意义不大。

因此，文中所研究的是液氨储罐连续性泄漏的数值模拟。

通过对建国50年以来我国化工系统所发生的重（特）大、典型事故性泄漏的统计分析表明[1]，阀门或法兰处的密封失效及阀门或管道断裂是造成事故性泄漏的主要原因，因而可以确定液氨储罐下方的液氨出口接管、储罐上方的气氨出口接管以及安全阀为主要泄漏源。

1.1.1液氨泄漏模型[2]·液氨通过其出口接管泄漏可等效为液体通过受压储罐上的孔洞泄漏。

虽然氨在常温常压下为气体，但是由于泄漏发生在液相空间，流动阻力较大，故系统内压下降缓慢，不会发生因大量液氨闪蒸而造成的蒸气爆炸。

另外，由于泄漏路径较短，来不及形成汽化核心而使部分液氨在池漏管道中汽化而形成闪蒸两相流。

因此，其泄漏速率可采用式(1)计算[3]:Qm=PACo[2 (P0/p+ghr)]1／2 (1)式中：Qm为质量泄漏速率，kg/s；Co为泄漏系数；A为裂口面积，㎡；PO 为储罐内压，Pa;hr是泄漏处与液面之间的距离，m。

高压天然气管道泄漏扩散 CFD 数值模拟周伟国;刘东京;滕卯寅【摘要】为了降低天然气管道泄漏对环境造成的危害，采用FLUENT软件对高压天然气管道泄漏后甲烷扩散特性进行数值模拟，分别模拟了稳态及非稳态时甲烷浓度分布及速度分布情况；探究不同管道压力和外界风速对天然气泄漏扩散过程的影响，并通过速度分布图和甲烷浓度分布图分析天然气的扩散特性和区域。

结果表明：管内压力越大，甲烷射流出口速度越大，甲烷扩散区域越大；风速越大，甲烷的偏转角度越大，在空气中扩散得越快。

%With the objective of reducing the damages of pipeline gas leakage to the environment , numerical simulation on gas diffusion feature of high-pressure piping was performed with FLUENT .The methane concentration and velocity profile at the steady and unsteady state were simulated , respectively .The influences of tubing pressure and wind velocity on gas leakage were investiga -ted,and the gas diffusion feature and area of nature gas were analyzed via the velocity profiles and methane concentration profiles . The results show that the bigger the tubing pressure is , the larger the outlet velocity of jet flowis ,and the larger the diffusion area is.The bigger the wind velocity is, the larger the deflection angle is , the faster the gas diffusion rate is .【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P5-8)【关键词】高压管道;天然气;管道泄漏;气体扩散;CFD【作者】周伟国;刘东京;滕卯寅【作者单位】同济大学，上海 200092;同济大学，上海 200092;同济大学，上海200092【正文语种】中文【中图分类】TE973近年来，随着天然气开发和利用的飞速发展，国内己建成天然气输送管道约2万km。