基于計算流體力學方法,建立了大規(guī)模液氫泄漏擴散的數(shù)值模型,采用美國國家航空航天局（NASA）1981年的液氫泄漏實驗數(shù)據(jù)驗證模型可靠性。為了研究空間約束對液氫泄漏擴散過程的影響,在泄漏口上風向和下風向分別設(shè)置障礙物,模擬研究液氫泄漏蒸發(fā)形成的氫氣云團的擴散過程,分析得到了云團的運動規(guī)律與云團濃度下降至低于可燃濃度的時間、云團擴散的最高和最遠的距離等重要參數(shù)。對比無障礙情況下液氫泄漏擴散過程,發(fā)現(xiàn)在泄漏口附近設(shè)置障礙物能夠使可燃氫氣云團擴散達到的最大高度降低44.0%,同時云團在水平方向所達到的最遠距離顯著減少65.7%。并且發(fā)現(xiàn)在泄漏口上風向設(shè)置障礙物能夠加快氫氣云團的擴散速度,相比無障礙物工況氫氣云團濃度降至低于可燃范圍的時間縮短了15%,能夠減輕發(fā)生火災(zāi)的風險;而在泄漏口下風向設(shè)置障礙物則使云團濃度降至低于可燃范圍的時間相比無障礙工況延長64%,增加了發(fā)生二次事故的可能。 

【文章來源】：低溫工程. 2020,(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

氫氣云團宏觀擴散行為示意圖

建立250×60×100 m的計算區(qū)域,幾何模型示意圖如圖2b所示。液氫儲存區(qū)域為0.3×0.6×0.07 m。由于實驗中沙池頂部高度與外圍圍墻幾乎相同,因此在模型中實驗里的外圍墻被忽略。針對液氫儲罐,當泄漏孔洞位于儲罐底部,泄漏面積較大時,氫的泄露主要以液相泄漏為主。2.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證

采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格離散計算區(qū)域,液氫泄漏口附近網(wǎng)格細化。采用3種網(wǎng)格精度進行網(wǎng)格無關(guān)性驗證,以液氫停止泄漏后氫氣云團的最大濃度隨時間變化規(guī)律為網(wǎng)格無關(guān)性驗證的判據(jù)。如圖3所示,63萬網(wǎng)格與82萬網(wǎng)格的結(jié)果差異較小,考慮計算精度與時間成本,選取63萬網(wǎng)格進行后續(xù)液氫泄漏擴散過程研究。2.3.3 計算結(jié)果有效性驗證

【參考文獻】：
期刊論文
[1]液氫泄漏事故中氫氣可燃云團的擴散規(guī)律研究[J]. 邵翔宇,蒲亮,雷剛,李強,厲彥忠.  西安交通大學學報. 2018(09)
[2]氧氮相變對液氫泛溢過程數(shù)值模型的影響分析[J]. 吳夢茜,劉元亮,雷剛,金滔.  低溫工程. 2016(06)
[3]重氣云團瞬時泄漏擴散的數(shù)值模擬研究[J]. 潘旭海,蔣軍成.  化學工程. 2003(01)



本文編號：3526609