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危险液化气体BLEVE扩散特性模拟研究
| 论文题名： | 危险液化气体BLEVE扩散特性模拟研究 |
| 关键词： | 液化气体;过热液滴膨胀;蒸气爆炸;云团扩散;CFD法建模 |
| 摘要： | 把各种气体以液体形式储存是日常以及工业中一种十分广泛的手段。液化气体容器在生产、使用和运输过程中潜在的安全性问题也正在引起人们更高的重视。过热液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)作为液化气体事故中后果最严重,潜在可能最普遍的事故模式,对它的研究成为近20年来安全工程建设的热点之一。 本文针对液化气体BLEVE事故产生的云团,根据可供对比验证的小尺度室内实验,用CFD法进行建模,从微观上液滴群和宏观上云团两个角度对传质传热和介质运动过程进行研究。通过对比数值模拟与实验数据,证明了本文模型和数值模拟的可靠性。根据选定小尺度实验建立了三维模型并用有限体积法进行流场离散化,模拟中引用液滴在容器位置就已形成的假设,通过C语言编程优化液滴初始速度,采用液滴沸腾蒸发模型、液滴破碎模型、随机轨道模型以及R-R液滴直径分布来描述液滴群的运动,用拉格朗日-欧拉法来进行数值模拟。通过数值模拟得到了液滴的沸腾蒸发速率、直径分布、温度分布和云团体积变化、云团内介质质量分数变化、云团温度等。继而本文又考虑了环境风速、不同介质物性两个因素对液滴过热蒸发及云团扩散过程的影响。 本文还通过对比两种常见危险液化气体的模拟结果,研究了物性参数对BLEVE后果液滴蒸发进裂及液滴和空气热量传递过程的影响。通过模拟不同风速下BLEVE后果云团的运动过程,对不同阶段风速对云团的影响进行了分析和讨论。论文中还将本文模型的模拟结果的和传统扩散箱模型理论进行对比,对比结果表明本模型具有较好的优化性。这些工作对用CFD法的延伸有积极的推动作用,深化了BLEVE事故后果的理论研究,为科学防御和治理液化气蒸气爆炸事故后果提供理论依据,为后续相关的安全工程建设奠定科学基础。 |
| 作者： | 卜玉 |
| 专业： | 化工过程机械 |
| 导师： | 谭蔚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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