重氣擴散的鹽水模擬研究.pdf

1、易燃、易爆、有毒等危險物質在生產(chǎn)、使用、儲存和運輸過程中，常常發(fā)生重氣泄漏擴散事故，而重氣泄漏擴散事故具有突發(fā)性強、危害性大、過程復雜等特點。大量泄漏的重氣在地面附近形成薄而寬的重氣云團，云團逐漸下沉并沿著地面擴展，不僅嚴重危害了附近人員的身體健康，也造成了巨大的環(huán)境與社會問題。因此開展鹽水模擬實驗，分析和研究重氣泄漏、擴散現(xiàn)象及其規(guī)律，為應急決策提供科學依據(jù)，對于相關法規(guī)和標準的制定、重大突發(fā)性污染事故的應急預案以及建設項目的安全管理

2、和環(huán)境保護有重要意義。 重氣在空氣中的擴散與鹽水在清水中的擴散兩個過程的驅動力性質完全相同(兩種流體的密度差引起的負浮力)，根據(jù)相似理論，本文分析了用鹽水模擬方法研究意外泄漏的重氣在大氣中擴散過程的可行性，通過假設重氣在均勻溫度場中擴散等條件，合理地選取重氣流場和鹽水流場的特征參數(shù)，將重氣擴散和鹽水擴散的基本方程無量綱化，分析兩者之間的相似性，推導出模擬實驗的準則數(shù) Re，F(xiàn)r，Pr，Sc。 本課題在重氣擴散鹽水模擬實驗

3、原理的基礎上，設計并建造了鹽水模擬實驗臺，實驗裝置主要包括鹽水系統(tǒng)、清水系統(tǒng)、觀測記錄系統(tǒng)以及泄漏儲罐模型。采用水平方向比例尺 1∶150、豎直方向比例尺為 1∶50的縮比模型，模擬了半徑 8米高10米的儲罐發(fā)生泄漏事故的重氣擴散現(xiàn)象。 利用彩液示蹤法，實現(xiàn)了重氣擴散現(xiàn)象可視化，驗證了重氣擴散四個階段的特征：泄漏源控制的初始稀釋階段、重力擴展階段、密度分層階段(重力擴展和環(huán)境流動相互作用階段)以及被動擴散階段。 重氣在大

4、氣中的擴散是一種比較典型的重力流運動，本實驗采用流動顯示技術定性的描述了重力流的流場結構，分析了重力流的頭部以及頭部邊緣一系列的凸起和凹陷的形成原因。 采用鹽水模擬實驗，對重氣在大氣中的擴散速度及濃度變化進行了分析，模擬求取了不同時刻重氣云團的高度、前鋒擴散的距離，以及泄漏源下風向的濃度分布等，較好的反映了重氣擴散的行為。實驗表明，在滿足主導準則數(shù)相等的條件下，鹽水在清水中的擴散可以較好地再現(xiàn)重氣在大氣中的擴散特征。 針