LNG儲罐液相泄漏擴散過程的數(shù)值研究.pdf

1、液化天然氣儲罐泄漏事故時有發(fā)生，已造成了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。雖然前人做了大量相關(guān)研究工作，但至今仍是學(xué)術(shù)界的研究熱點。本文通過數(shù)值模擬的方法研究LNG儲罐液相泄漏擴散過程，探討了LNG液池和氣云的演變過程和特性。主要工作和結(jié)論如下：
　　（1）建立了描述LNG儲罐液相泄漏擴散過程的三維數(shù)值模型，采用Realizable k-ε湍流模型和混合模型，通過用戶自編程序（UDF）編譯了質(zhì)量源模型和能量源模型，對液相噴射、液池擴展、傳

2、熱汽化和氣云擴散等物理過程進行了三維數(shù)值模擬。
　　（2）研究了LNG儲罐液相泄漏擴散過程中液池擴展與汽化的規(guī)律。液池尺寸和平均汽化速率受泄漏速率的影響。泄漏速率較大時，液池沿噴射方向的尺寸大于垂直方向尺寸，平均汽化速率隨著泄漏時間的增大先增大后減小。泄漏速率較小時，液池沿噴射方向的尺寸小于垂直方向尺寸，平均汽化速率隨著泄漏時間的增大而增大。風(fēng)速影響液池擴展與汽化，隨著風(fēng)速的增加，汽化速率提高，液池半徑減小。
　?。?）分析

3、了LNG儲罐液相泄漏擴散時氣云擴散的演變進程和流體力學(xué)行為，獲得了凍傷溫度分布和消防安全距離的變化規(guī)律。LNG氣云擴散狀態(tài)從重氣擴散過渡到自由擴散。由于儲罐的圓柱繞流作用，儲罐背風(fēng)側(cè)垂直方向形成回流風(fēng)場，導(dǎo)致氣云沿儲罐側(cè)壁堆積并向上爬升，增加了燃燒爆炸的危險性。隨著時間的增加，凍傷溫度范圍增大，需要的消防安全距離也增大。
　　（4）開展了風(fēng)速、障礙物、地形和泄漏速率對LNG氣云擴散過程的影響規(guī)律研究。當(dāng)風(fēng)速較低時，大氣流動對氣云的

4、輸送作用占主導(dǎo)地位；當(dāng)風(fēng)速較高時，大氣流動對氣云的稀釋作用占主導(dǎo)地位。障礙物背風(fēng)面氣云聚集、形成一個高濃度區(qū)域且不易擴散，障礙物的阻擋作用使危險區(qū)域減小。上下坡地形會產(chǎn)生漩渦，增強大氣湍流程度，氣云溫度升高、凍傷范圍減小。泄漏速率越大，危害濃度（2.5%濃度及以上）氣云的持續(xù)時間越久，造成的潛在危害越大。
　?。?）討論了水幕阻擋稀釋LNG氣云擴散的作用機理，分析了水幕壓力、水幕總流量和水幕動量比對稀釋效率的影響。水幕的多孔效應(yīng)阻