气体扩散模拟（精选六篇）
气体扩散模拟 篇1
危险气体泄漏引发的灾难性后果，早在20世纪60年代，就引起国外学者的高度重视，他们试图对危险气体储运过程中潜藏的风险进行评价，却在现有的数据库中找不到决定评价后果严重程度的危险气体现场扩散数据。因此，开始了对危险气体泄漏扩散的试验和理论研究。
在本文中，将使用数值模拟的方法研究毒性气体扩散，毒性气体扩散过程中的浓度变化主要受自身性质和气流场两方面影响，而气流场受各种气象条件和地形的影响，在本文将分别讨论速度和不同开口对扩散的影响，分析压力场和速度场的变化趋势，得出压力和速度沿程变化规律。
1 车间的基本结构
车间长12m，高5m，宽7m。正门位于一端的中央，高2m，宽2m。一个半径为0.25m圆形管道口位于另一端的中央。另外车间还有4个长2m，高0.5m的窗户，分别对称。如图1所示：
2 模拟计算及结果分析
2.1 空气进口速度为2m/s的速度与压强分析
由图2可以看出，由入口到出口，速度是在不断减小的，在临近门出口位置，略有回升。由此可见，气流由此扩散了出去，门的开口大小和位置会对车间内气流的状态产生重要影响。
由图3可以知道由进口到出口压强的变化趋势是先减小再增大，其原因是气体受到开口附近墙壁的阻隔，造成了气流的滞留，导致此处气体的堆积和碰撞，其压强随之增大。
2.2 空气进口速度为4m/s的速度与压强分析
图4和图5的计算结果表明, 不同进口速度的趋势是相同的。由表1中可以看出, 进口速度为4m/s模型的出口速度, 进口压强以及出口压强, 都大于进口速度为2m/s的模型, 由此可以看出, 进口速度越大, 气流的扩散越强烈, 扩散速度以及各处压强随之增大。
3 结论
本文运用CFD软件对毒性气体在车间内部的扩散进行了数值模拟，并比较了不同进口流速的影响，并将计算结果进行对比，得出进口参数和出口位置对扩散的影响，讨论了影响因素在扩散中所起的作用，得出了毒性气体扩散的一般规律。
1)出口位置及大小、进口位置及大小会对车间内气流的状态产生重要影响。
2)泄漏速度的大小会对空间内的气流状态，各个区域的压强分布，以及出口的速度产生很重要影响。
3)各个出口的开启与关闭，与空间内气流的流动和压强分布有较大联系。.
摘要：本文应用CFD软件对毒性气体在车间内的泄漏扩散事故问题进行了三维数值模拟, 研究了不同速度对扩散的影响, 分析了压力场和速度场的变化趋势, 得出压力和速度沿程变化规律, 该规律能够对毒物稀释, 空气品质改善和环保有一定的指导意义和参考价值, 对我国今后开展的重大危险事故模拟提供一些借鉴。
关键词：扩散,数值模拟,速度场,影响因素
参考文献
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气体扩散模拟 篇2
如何在发生危险化学品泄漏时能够第一时间快速和较为准确地模拟预测危险化学气体的扩散范围及扩散浓度分布,有效地组织受影响区域人员疏散,对减轻人员伤亡和财产损失具有重要意义。近年来,关于危险化学气体泄漏扩散模拟软件的开发,国内外学者做了大量的研究工作并开发了相应的应用软件,如:国外有ALOHA、SLAB、DEGADIS、SAFETY等软件[1],国内有原化工部开发的泄漏危害分析的仿真软件[2]、中国安全生产科学研究院开发的基于GIS危险化学品泄漏扩散事故处置系统[3]等。
目前,国内外气体泄漏扩散后果模拟软件多是基于二维空间数据建立的,气体扩散浓度是在二维空间上显示。这种基于二维空间数据的建立和应用,虽然能反映气体扩散范围及浓度分布,但不能得到垂直尺度上污染浓度分布,不能真实、直观反映气体泄漏扩散事故现场的信息,不能给决策者带来身临其境的感觉[4]。因此,真三维GIS与实时气体泄漏扩散预测模型的结合研究更具现实应用价值。
本文是以随机游走大气扩散模型为基础,将该气体泄漏扩散模型集成到真三维地理环境信息系统中,完成对危险化学气体泄漏扩散动态模拟仿真系统的设计与研究。该系统真三维场景根据储罐、建筑物等的实际三维地理坐标构建,场景中每个实体的几何空间位置与实际完全一致,可以逼真地在真三维场景中呈现危险化学品泄漏扩散的全过程,实时动态预测并显示出气体泄漏扩散三维浓度,能更直观地、有效地帮助应急指挥人员组织应急救援和疏散,为企业、政府在危险化学气体泄漏事故预防、预测和评估以及应急预案的制定提供参考。
1理论模型
目前,国内外事故后果分析软件对气体泄漏扩散所用的分析方法最常使用的是高斯模型[5]。高斯模型是最早开发的气体扩散数学模型,它是从统计方法入手来考察扩散气体的浓度分布情况,模型简单,计算结果与试验值能较好吻合,应用较为广泛。但高斯模型只适用于轻气体或与空气密度接近的气体,并且对于连续泄漏扩散,高斯模型中没有时间项,不能实时动态预测气体泄漏扩散情况。为了克服高斯模型的不足,本文采用改进的随机游走大气扩散模型。
随机游走大气扩散模型能反映气体在大气中湍流扩散的本质,程序结构清晰,计算较为简单,具有实时性,且精度上也有一定的保证。改进的随机游走大气扩散模型是在随机游走大气扩散模型的基础上加上由重力效应产生的速度分量,使模型也可以适应于重质气体。本文基于根据气象预报部门给出的气象数据计算出区域的平均风速,采用改进的随机游走大气扩散模型,按照源项资料,分期分批释放粒子,来模拟危险化学气体的泄漏扩散和估算污染物浓度随时间的演变。
1.1改进的随机游走大气扩散模型基本思想
改进的随机游走大气扩散模型的基本思想是:把每个气体粒子当作有标志的粒子,气体的泄漏扩散可以用大量标志的粒子扩散来表示。这些粒子在空间和时间上的总体分布就构成了气体泄漏扩散分布的图像。每个粒子的轨迹可以分割成若干个离散的区间,粒子在每个区间都经历相同的时间间隔,称为步长。在每个步长内,水平和垂直速度分量都保持定长。水平方向的两个速度分量都由平均速度及叠加在上面的扰动(或称涨落)部分构成,垂直方向的速度分量不仅由平均速度和叠加在上面的扰动构成,还应加入重力效应产生的垂直速度分量。平均速度部分由风场诊断模式或预报模式提供,涨落部分用相关部分(前一时刻的涨落量对后一时刻涨落量的影响)和随机部分(用随机过程来模拟湍流脉动的随机性)之和表示,随机游走就是对这个随机部分用随机过程进行模拟[6]。
1.2改进的随机游走大气扩散模型介绍
改进的随机游走大气扩散模型基本原理是用大量标记粒子的释放来表征泄漏物的连续排放,使它们在流场的平均风中输送,同时又用一系列的随机位移来模拟湍流扩散,并跟踪它们的运动轨迹,最后统计这些粒子在时间和空间上的总体分布,从而得出泄漏气体的扩散规律[7]。
粒子在每一个时间步长Δt上的速度表达式均可以表示为[8]:
式中,u(t)、v(t)、w(t)分别表示t时刻的粒子在x、y、z三个方向的速度;undefined、undefined、undefined是指在Δt时间步长内的平均速度,取决于风速和初始泄放速度;u′(t)、v′(t)、w′(t)是指t时刻的脉动速度;undefined(t)是指z方向上由重力效应产生的垂直速度分量。当泄漏气体为轻质气体或与空气密度接近的气体时,重力效应产生的垂直速度分量undefined(t)可以忽略,取值为零;当泄漏气体为重质气体时,重力效应产生的垂直速度分量undefined(t)可根据Lagrangian方程[9]求解得出。
在t时刻的脉动速度由两部分构成,即相关部分和随机部分,其表达式为:
式(2)中,右边第一项表示前一段时刻的脉动速度对Δt时刻后的脉动速度的影响,即脉动速度的相关部分;Rundefined(Δt)、Rundefined(Δt)和Rundefined(Δt)表示x、y、z三个方向上的拉格朗日自相关系数,可参照雷孝恩半经验公式[10]计算得出。式(2)中右边第二项表示t时刻脉动速度的随机分量,是从零平均值和标准差σ″u、σ″v和σ″w的正态分布做随机抽样给出的[11],标准差σ″u、σ″v和σ″w计算表达式为:
式中:σ′u、σ′v和σ′w为湍流速度统计量,可参照雷孝恩半经验公式[10]计算得出。
2模拟软件系统的开发
2.1系统的结构
本文开发的真三维GIS的危险化学气体泄漏扩散动态模拟仿真系统主要包括六个功能模块(见图1)。数据库管理功能模块包括企业信息、重要设施、危险源信息的录入参数设置等;地图基本操作功能模块包括对地图进行放大、缩小、漫游、选择、全幅显示、距离测量、面积量算等地理信息系统中的基本功能,主要用于对地图的查看以及在地图上进行复杂查询以及后果分析中的辅助功能;实体建模操作模块主要是指对已建的真三维地理信息系统的补充,可以人为地从中增加部分单元,如建筑物、水域、道路、储罐等;事故场景确认模块主要包括事故泄漏点的确定,从而获得事故点周边环境、泄漏物质情况等基本信息,并形成事故发生基本情况文档;事故后果模拟模块,分为重气和非重气泄漏模拟,结合改进的随机游走大气扩散模型在真三维图形界面中直观显示泄漏扩散过程及浓度分布情况,并可以查询泄漏范围内任意一点的浓度时间曲线;文档打印、输出功能模块主要是对泄漏扩散模拟结果划分的爆炸下限浓度范围、中度伤害范围、轻度伤害范围等信息以word文档的形式输出和打印。
2.2系统的主要算法
2.2.1 系统算法逻辑流程
真三维GIS的危险化学气体泄漏扩散动态模拟仿真系统的算法流程见图2。
系统首先要求输入风速、大气稳定度、地面类型、大气压等扩散环境基础数据值,系统利用半经验公式可确定此时刻气体扩散系数;其次,系统要求输入泄漏物质类型、储存压力、裂孔形状、泄漏气体的物化性质等参数,并对这些参数进行综合分析,确定泄漏速率。再根据泄漏点的位置确定泄漏物x、y、z三个方向的泄漏初速;最后,在得到扩散参数和各方向泄漏初速度的情况下,利用改进的随机游走大气扩散模型即可得到泄漏物质在空间内扩散情况,再根据有毒有害气体危害浓度限制值即可确定该泄漏物质的危害区域范围。
2.2.2 泄漏扩散区域粒子-浓度转换算法
理论上,当粒子的数量足够大时,用随机游走大气扩散模型模拟的结果才是趋向精确的,这是由大数定律所决定的。但是,在实际的时候,考虑到计算机的内存有限,模拟时只能用一个粒子代表一定的物质,并且将其当作质点来处理,故这牵涉到粒子-浓度转换技术。本系统采用的粒子-浓度转换算法如下:
首先把空间划分网格,网格点的平均污染物浓度为污染源释放的所有粒子对该网格的贡献之和[12]。若在t时间内污染源释放了K个污染粒子,则在空间某点在t时刻的污染浓度可写成:
undefined (4)
式中,c代表污染物浓度;x,y,z为网格点中心坐标;ΔxΔyΔz是网格(x,y,z)的空间尺度; xi,yi,zi为污染源释放的第i个粒子的源坐标;Qi为K个污染粒子质量的总和;J(x,y,z,t|xi,yi,zi,t)相当于三维δ函数,即当释放的粒子处在(x,y,z)范围内时,J=1,否则,J=0。
在本次研究中,不管是瞬时泄漏还是连续泄漏,我们都将近似认同为单位时间内喷射出的泄漏气体的质量是一定的,则计算机实现上用有限个粒子代替实际中的所有粒子,其每个粒子表示的泄漏气体的质量也是一定的,在三维情形下(考虑水平方向两个距离为x和y,垂直高度上的距离为z),将需要计算浓度的区域划分为网格,则每个网格的体积为ΔxΔyΔz。假设计算机实现时单位时间内喷出的粒子数为N个,而时间t时网格j上的气体的粒子数为nj,则该网格内的泄漏物浓度用下式计算可得:
undefined (5)
其中:Q为泄漏源单位时间内泄漏的气体的质量,g/s;N为设置的单位时间产生的粒子个数。
2.3系统的实现
以VC++为主要编程环境,运用Direct 3D作为三维可视化开发工具,实现虚拟场景建模和气体泄漏扩散的动态过程模拟。选取某化工区为试点建立基础数据库和真三维GIS场景。软件系统只需输入环境风速、泄漏品名称、泄漏模式、泄漏口面积、储存压力等简单参数,然后通过大气泄漏扩散模块即可在真三维环境中对气体的泄漏扩散进行动态仿真模拟,确定最大/瞬时空间浓度扩散范围、在下风向特定位置污染物的浓度分布、任意点污染物浓度随时间的变化。软件系统主要界面见图3-图8。
3系统软件的验证
为验证本软件的正确性,本文将开发的系统软件与挪威DNV Technical公司开发的较为成熟且应用广泛的PHAST6.54软件[13]进行对比验证(说明:PHAST软件中使用的气体扩散模型是基本经验的高斯模型,虽然设计场景是二维的,但是结果输出也是在三维方向的浓度数据,故具有可比性)。
首先预设一个泄漏事故情景。某厂泄漏物质为液化石油气(连续泄漏);储罐压力为9.79×105Pa;圆形泄漏口半径为100mm;泄漏源高度为2m;气象情况为西风,风速2.4m/s;大气稳定度为D类;地面类型为密集的高、矮建筑物;环境温度为293K。
本软件与PHAST软件的结果比较见表1。
从两种软件模拟的结果对比分析可知,从轻度危害区域来看,PHAST软件和本软件的相对误差为33.3%;但是从泄漏事故发生后应急救援最关心的爆炸下限浓度划分的区域范围和中度危害划分的区域范围来看,两个软件的相对误差在11%以下,满足实际要求。相对误差产生的主要原因是由于本软件采用的是改进随机游走大气扩散模型,它在模拟时释放的是粒子,只有粒子到达的网格才有浓度,而释放的粒子数有限,随着距离的增大,扩散到远距离的粒子越来越少,所以其浓度误差存在会随着距离增大而增加。
综上来说,通过与PHAST软件计算结果进行对比来看,本文编制的软件结果是可信的。
4结论
利用计算机手段能够直观明了地描述危险化学品泄漏扩散的动态过程。本文将真三维GIS和改进的随机游走大气扩散模型相结合,开发了基于真三维GIS的危险化学品泄漏扩散动态模拟仿真系统,实现了危险化学品泄漏事故的泄漏扩散过程的三维动态展示以及扩散后果危害区域显示等功能,且系统仿真结果通过与PHAST软件对比,验证了本系统计算结果的可信性。本系统可以大大提高对于危险化学品泄漏扩散事故应急救援的效率和决策的有效性,为应急预案的制定和危险化学品泄漏事故的救援工作提供了一个可靠的决策支持系统。
摘要：针对传统危险化学气体泄漏扩散软件在模拟表现力方面的不足,提出将改进的随机游走大气泄漏扩散模型集成到真三维地理环境信息系统中,完成了基于真三维GIS环境下的危险化学品泄漏扩散模拟仿真系统的设计与开发。该系统能够在真三维场景中直观地展示危险化学气体的三维扩散过程,实时显示危险化学品泄漏扩散浓度分布图及事故不同程度的危害范围。同时通过与PHAST软件模拟结果对比,验证了该系统的可靠性。系统可以直观地、有效地帮助应急指挥人员组织应急救援和疏散,为企业、政府在危险化学品泄漏事故预防、预测和评估以及应急预案的制定提供参考。
造孔剂对气体扩散阳极性能的影响 篇3
随着社会的发展,人们生活水平的不断提高,能源问题日益突出,因此坚持节能优先,提高能源效率尤为重要。与传统的电解沉积过程相比,采用新型气体扩散阳极的电解沉积技术具有以下特点:(1)节约能耗50%左右。以锌为例,我国目前湿法炼锌年产量约为180～200万t,年节能约27～30亿kWh;(2)阳极电位大大降低,电解液温度不会升高,无需冷却电解液;(3)无阳极泥产生;(4)酸雾量明显减少;(5)新型阳极材料替代铅-银合金,消除了铅污染;(6)电锌质量明显提高。 源于燃料电池[1,2] 的氢扩散阳极(HDA)将在冶金工业发挥重要作用,国外已有人对其在冶金上的应用做了一些研究,如N.Furuya等[3,4,5] 将其用于锌电积过程,V.Nikolova等[6]将其用于镍电积过程,E.Exposito等[7,8] 将其用于铅电积过程,而国内对这方面的研究则相对较少。该项技术将给锌、铜、锰的电解沉积带来根本性的变革,为开展气体扩散阳极的新型阳极反应和基础理论研究提供一个新方向。其研究和应用具有重要的意义。
1 实验
1.1 气体扩散阳极的制备
气体扩散阳极由多孔碳层、气体扩散层、催化层和特殊膜组成。将导电炭黑(BC)、活性炭(AC)、聚四氟乙烯粉末(PVDF)以及造孔剂按一定质量比混合均匀,混料后置于热压模具中热压成型制备成多孔碳;按质量比40∶31∶29称取BC、无水Na2SO4和60%PTFE制得气体扩散层;按质量比15∶5∶20∶60称取BC、催化剂Pt/C、60% PTFE和AC制得催化层;按质量比50∶50称取无水Na2SO4和60%PTFE制备特殊膜。将制备好的多孔碳层、气体扩散层、催化层和特殊膜顺序排列叠放后置于压片机上在15MPa压力下冷压1min得到气体扩散阳极。
1.2 气体扩散阳极透气性和孔率的测试
采用质量-体积直接计算法[9]测定气体扩散阳极的孔率,采用排气法测定气体扩散阳极的透气性能[10] ,装置如图1所示。测得气体扩散阳极的有效面积为415.265mm2,进气口氧气压力为0.15MPa。通气后,测量在1min内所排出水的体积。
1.3 气体扩散电极的电性能测试
采用三电极体系,工作电极为气体扩散阳极,参比电极为甘汞电极(Hg/HgO),辅助电极为石墨电极,在7mol/L的KOH电解质溶液中,用CHI760C电化学工作站测试多孔碳电极的稳态电流-电压极化曲线。电极有效测试面积为78.5mm2,电压扫描范围为-0.2～0V,扫描速度为5mV/s。测试装置如图2所示。
1.4 气体扩散阳极表面形貌的测试
采用4XC三目倒置金相显微镜(600X)测试气体扩散阳极的表面形貌。
2 实验结果与讨论
2.1 不同造孔剂时气体扩散阳极透气性能的影响
在添加的质量分数和工艺条件都相同的条件下,对分别添加NaCl、NaBr和无水Na2SO4造孔剂的气体扩散阳极进行了透气性测试,实验结果如表1所示。
由表1可知,添加NaCl的1#电极的排水体积最大,而添加Na2SO4的3#电极的排水体积最小,这说明添加NaCl的气体扩散阳极的透气性能最好,而添加Na2SO4的最差。这主要由于三者分子的化学组成和结构都不同:Na2SO4造孔剂以单个颗粒分子存在,在造孔时寻找到最弱部位排出而形成连通管道,排水体积少,造出的空隙较小,从而透气性能差;而NaCl造孔剂在扩散阳极内部是以2个NaCl分子颗粒相互接触,挥发后形成相互连通的大孔隙,排水体积最多,透气性能最好。
2.2 不同造孔剂对气体扩散阳极孔率的影响
多孔材料的孔率又称孔隙率、孔隙度或气孔率,系指多孔体中孔隙所占体积与多孔体总体积之比率,一般用百分数表示。检测时多孔材料测试样品应具有规则的形状以及合适的大小, 以便于进行样品尺寸的测量和体积的计算。用电子分析天平称取试样的质量,通过排水法测量试样总体积。整个测试过程应在常温或规定的温度和相对湿度下进行。孔率通过式(1)计算:
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式中:M为试样质量(g),V为试样体积(cm3),ρs为多孔体对应致密固体材质的密度(g/cm3 )。
从表2中可以看出,当造孔剂的质量分数一定时,使用NaCl、NaBr作造孔剂时,气体扩散阳极的孔率最好,均大于35%,且孔隙尺寸的分布范围大于造孔剂粒度的分布范围。这是因为NaCl、NaBr造孔剂由2个或多个颗粒相互接触存在并挥发使形成相互连通的大孔隙增多。而使用Na2SO4作造孔剂时,气体扩散阳极的孔率最差,这是由于Na2SO4造孔剂是以单个颗粒分子存在,造孔的空隙小,说明NaCl、NaBr比无水Na2SO4更适合作气体扩散阳极的造孔剂。
2.3 不同造孔剂对气体扩散阳极电性能的影响
造孔剂用来改善气体扩散阳极的疏水和透气性能,孔径适当、分布均匀的微孔对于改善电极的性能具有重要的作用,因此对3种不同造孔剂的气体扩散阳极电极进行了稳态-电压极化曲线测试,实验结果如图3所示。
由图3可知,在相同的电位下,添加NaCl的气体扩散阳极的极化电流密度最大,添加NaBr的次之,添加Na2SO4的电流密度最小。这是因为添加NaCl的气体扩散电极中形成的气、液、固三相反应的界面最多,而在相同的时间和单位面积内扩散进入电极内的正极活性物质也最多。
2.4 电极中氯化钠造孔剂含量对气体扩散阳极电性能的影响
在其他配比和工艺条件都一定的条件下,对不同NaCl含量制备的气体扩散阳极进行稳态电流-电压极化曲线测试,实验结果如图4所示。
由图4可知,当电极中NaCl的质量分数为20%时,所得气体扩散阳极在相同电位下的极化电流密度最大。随着造孔剂NaCl质量分数的增大,造孔剂相互接触的几率增大,烧结孔连通程度也增大,即由2个或多个颗粒相互接触存在并挥发而形成相互连通的大孔隙增多,从而在电极中形成了更多的气、液、固三相反应的界面。这说明透气性高的气体扩散阳极在NaCl质量分数为20%时的电化学性能更好,性能更稳定。
2.5 活性炭粒径对气体扩散阳极的影响
由活性炭组成的阳极电极具有2种孔隙:颗粒之间形成的粗孔和颗粒内部的细孔。粗孔孔径较大彼此连通,是反应物和离子电荷传输的主要通道,其孔壁构成电极过程的主要反应表面[11]。在其他配比和工艺条件都相同的条件下,改变活性炭粒径大小,对用粉末状、60目、80目和120目4种活性炭制备的气体扩散阳极进行稳态电流-电压极化曲线测试,并用SEM观察4种不同的气体扩散阳极的表面形貌,实验结果如图5和图6所示。图6中(a)为采用粉末活性炭制备的气体扩散阳极,图6(b)为采用60目活性炭制备的,图6(c)为采用80目活性炭制备的,图6(d)为采用120目活性炭制备的。
由图5可知,当活性炭粒径大小在80目时,形成的大孔越多,所得气体的扩散阳极在相同电位下的极化电流密度最大。在相同时间和单位面积内所扩散进入气体扩散阳极的气体越多,越有利于电极的反应。
对比图6可以看出,由粉末状活性炭压成的电极(图6(a))呈层片剥落状,比较疏松,在热压初期,由于扩散阳极的表面凹凸不平,在热压烧结过程中颗粒的相互连接先是在颗粒表面进行的。随着温度升高,烧结机制由表面扩散转变为体积扩散,颗粒与颗粒以及孔隙与周围颗粒接触的区域通过形核、长大等原子迁移过程形成了烧结颈,最终使阳极表面形成孔隙的凸面。120目活性炭压成的阳极电极(图6(d))表面呈破碎状,与粉末状的刚刚相反。60目活性炭压成的阳极电极(图6(b)),其表面质地比较均匀。80目活性炭压成的电极(图6(c)),其表面质地最好,扩散阳极基体具有明显的各向异性特征,在不同的晶体表面存在不同的表面能,最终形成的表面形貌最均匀,孔径分布也很均匀,因而其气体扩散阳极具有更好的气体扩散性能和化学性能。
3 结论
(1)测试了制备得到的气体扩散阳极的透气性和孔率,结果表明,使用NaCl作为造孔剂时气体扩散阳极的透气性能和孔率最好,使用NaBr次之,使用无水Na2SO4最差。
(2)分析研究了活性炭粒径对气体扩散阳极电化学性能和表面形貌的影响,得出其最佳粒径为80目。
(3)测定并分析了气体扩散阳极的稳态极化曲线,系统深入地研究了造孔剂对气体扩散阳极电化学性能和活性炭粒径对气体扩散阳极的影响。结果表明,采用质量分数为20%的NaCl和80目左右的活性炭制得的阳极,其造孔效果和电化学性能最好。
摘要：研究了气体扩散阳极,以活性炭、碳黑、PVDF、PTFE、造孔剂和催化剂为原料,采用热压成型法制备多孔气体扩散阳极。系统探讨了电极组成、造孔剂、活性炭粒径对气体扩散阳极透气性、孔率和电性能的影响。研究结果表明,采用质量分数为20%的氯化钠和80目左右的活性炭制得的阳极,其造孔效果和电化学性能最好。
关键词：造孔剂,透气性,孔率
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气体扩散模拟 篇4
1不同因素对峡谷气体流动及污染扩散的影响
由于城市街道峡谷的特殊性,峡谷内气体的流动、污染物浓度的分布以及污染物的扩散过程等除了和污染源源强有显著性关系外,还受到街道峡谷周围建筑物的布局、峡谷类型等不同因素的影响。
1.1 建筑物构型及布局的影响
图1所示为街道峡谷示意图,可以看出,峡谷效应的形成主要来自于上下游建筑物对空气流动的影响,使得气流在经过街道峡谷时形成不同程度的涡流,从而导致街道峡谷中气流扩散过程的改变,因此建筑物的构型及布局都会对峡谷效应造成不同程度的影响。研究表明,对峡谷效应影响最显著的因素是建筑物的宽高比以及建筑物的屋顶形状。
1.1.1 建筑物构型的影响
实际街道峡谷中,两侧建筑物都有着复杂的构型,研究表明,屋顶形状及建筑物的宽高比都对街谷内的流场和浓度场具有较大的影响。
谢海英等运用 Spalart- Allmaras 湍流模型,通过求解Navier- Stokes 方程、二维连续性方程和污染物输运方程,模拟了街道两边屋顶形状存在差异时峡谷的流场及交通污染物的浓度场。结过说明,由于屋顶形状的不同,峡谷内的流场会形成逆时针或顺时针方向的涡流,同时还将影响街道峡谷平均流扩散和湍流扩散,从而直接或间接的影响建筑物迎风面与背风面污染物的浓度分布;另一方面,在不同屋顶形状的街道峡谷中,壁面的污染物浓度相对大小和壁面附近的空气流动速度分布有直接的关系[3]。韩相春等运用RNG k-ε湍流模型方程及污染物对流扩散方程对城市街道峡谷中的汽车排放污染物的扩散进行二维数值模拟,得到了街道峡谷中机动车排放氮氧化物的流场和浓度场,从而证明了建筑物不同屋顶结构对街道峡谷中汽车排放污染物扩散确有明显影响作用,在其模拟的街道峡谷中,当在两侧等高时,尖顶型建筑物的污染物扩散水平优于圆顶型和平顶型建筑物;当上游建筑物高于下游建筑物时,尖顶型建筑物的污染物扩散水平优于圆顶型建筑物,平顶型建筑物最差;当上游建筑物低于下游建筑物时,尖顶型建筑物的污染物扩散水平优于平顶型建筑物,圆顶型建筑物最差[4]。
另一方面,建筑物的高度对街道峡谷污染物的扩散有显著影响,减小街道峡谷两侧建筑物的高度可以提高街道下垫面的风速,增强污染物的扩散能力,从而降低街道污染物浓度。在峡谷宽度一定的情况下,街道建筑物越高(峡谷越深)峡谷内漩涡数越多,越容易形成稳定的循环气流,在一定程度上提高了污染物的扩散难度。黄远东等基于标准的k-ε双方程湍流模型,模拟了四种建筑物宽高比下开阔地域街道峡谷内部气流场,结果表明,建筑物宽高比(W/H )对峡谷内部气流场具有显著影响,在建筑物高度一定的条件下,缩小建筑物宽度和加大峡谷宽度都会增强峡谷内外空气的交换,从而有利于峡谷内空气品质的改善[1]。
1.1.2 建筑物布局的影响
建筑物布局对峡谷气流的影响主要表现在上游建筑物和下游建筑物之间的高低差异——即峡谷两边建筑物的对称性上。何泽能等应用雷诺应力湍流模型,模拟不同高度比的城市街道峡谷的气流场,发现峡谷的对称性对其内部气流场有显著影响。前高后低型峡谷下部为逆时针旋涡,上部为顺时针旋涡,峡谷越深,流场发展的越充分,且峡谷内部墙面存在明显的驻点;前低后高型峡谷只存在一个大的顺时针旋涡,峡谷越深,内部气流速率越小,峡谷到达一定深度后出现驻点;对称型峡谷内部会形成顺时针旋涡,但强度不大,随着峡谷的加深, 会在内部形成一顺一反两个漩涡的二元涡流结构,直到在当峡谷很深时才出现明显驻点[5]。说明前低后高型峡谷的气流场形式更有利于污染物的迁移、扩散。
1.2 街道布局的影响
街道布局对峡谷气流的影响主要体现在街道的孤立性上。谢海英等运用数值模拟的方法研究发现,无论是孤立街道还是非孤立街道,在漩涡形成的对流作用以及湍流作用下,建筑物迎风面壁面污染物浓度要远小于被风面,且非孤立街道的壁面浓度大于相同情况下孤立街道的壁面浓度[6]。汪立敏等的研究同样表明,与孤立街道峡谷相比,非孤立街道峡谷中污染物的浓度要远高于孤立街道峡谷中污染物的浓度,而且随着上下游建筑物的增加,到达目标街道峡谷的风速会相应减弱,导致污染物在峡谷中很难进行扩散,使得峡谷内部污染物的浓度随着峡谷数量的增加而增大[7]。
事实上,城市中出现的街道基本为非孤立街道,因此,由于街道布局对峡谷内污染物扩散带来的对环境污染的影响相对比较显著。
1.3 风的影响
近年来,一些学者开始关注风向对街道峡谷内气流及污染物扩散的影响,谢海英等利用Fluent软件,选用RNG k-ε湍流模型,对长高比为5的街道峡谷在0°~9°风向下流场和污染物浓度场进行了数值模拟。发现风向对街谷内壁面污染物浓度的分布有显著影响,在0°~75°风向时,街谷内流场呈明显的三维特性,但在90°风向时,街谷内流场表现出明显的二维特点;此外,风向对街谷壁面浓度的影响也较为明显,在90°风向下的壁面浓度最大,其次是45°风向,其余风向则相对较小[8]。
此外,风速的大小同样对城市街道峡谷中污染物的扩散起一定的作用。在对城市燃气管道泄漏问题进行研究时发现,风速越大,对燃气的输送作用越强,越有利于污染物的稀释扩散[9]。
1.4 污染源的影响
街道峡谷污染物影响与污染源的强度呈显著的正相关,其中交通车辆是街道峡谷污染的主要污染因子。同时,街道峡谷污染物影响还和污染源的位置有关,污染源越靠近背风面建筑物,在背风面建筑物附近的污染物堆积越严重。当污染源靠近背风面建筑物时,背风面建筑物所在的地面附近的污染物平均浓度约为迎风面平均浓度的10倍;但是,当污染源靠近迎风面建筑物时,背风面建筑物所在的地面附近的浓度约为迎风面平均浓度的4倍[10]。此外,车道位置同样也会影响街道峡谷污染物的扩散,街道峡谷近地面区域中,靠近峡谷中部的风速最大,有利于峡谷污染物的扩散,而且随着车道位置向中部的靠拢,背风建筑物底部及人行道的污染物浓度也随之减小[11]。因此,在道路设计施工的过程中,应当使车道尽量位于峡谷中部,以两侧人行道绿化代替街道中间绿化,从而提高峡谷两侧人行道、大楼底部出入口及低层住宅等人群活动区域的空气质量。
2 研究展望
由于城市街道峡谷效应的存在,以及汽车、化工行业等污染源的增多,城市街道峡谷的污染已经引起广泛的关注。目前,针对峡谷效应的研究多采用数值模拟的方法,研究范围主要集中在峡谷及建筑物的构型、街道布局、风向及污染源等方面。但是,影响街道峡谷效应强度的因素有很多,而且不同条件下各影响因子的作用强度也各有差异,所以有很多方面需要进一步的研究。
(1)气候变换对峡谷效应的影响
全球气候的变化已经被广泛证实,这同样也会带来对街道峡谷效应的影响。不同大气条件下街道峡谷的气流场和湍流程度都会受到影响,但目前对该方向的研究较少。
(2)不同影响因素的综合效应
目前针对街道峡谷效应影响因素的研究主要集中在单因素的影响,但是实际的街道峡谷效应往往是多种因素综合影响的结果,这方面的研究对街道峡谷的实际影响具有重要的意义。
摘要：现阶段我国城市大气污染日趋严重,城市汽车尾气的排放、燃气管网的泄漏、化工企业废气的排放等等,对城市环境影响较大,而城市街道峡谷效应是影响城市空气污染物扩散的重要方面,文章综述了近年来关于街道峡谷效应的研究概况,以及峡谷效应的影响因素,并展望了今后街道峡谷效应的研究方向。
爆破云团扩散数值模拟研究 篇5
随着社会的发展,人们日益关注爆破中粉尘对环境的污染问题[1]。工程爆破对大气环境的影响表现在两个方面:一是炸药中的组份被氧化并最终以有毒有害的大气污染物形式释放出来,即爆破有毒气体;另一方面则是由于爆破行为与其行为对象及相关环境相互作用的结果,即爆破扬尘。爆破产生的扬尘主要来源于两个方面:其一来源于爆破对象;其二则来源于爆破对象周围的环境。爆破过程中介质被破碎产生小同粒度的粉尘和碎块,在爆生气体的作用下,四处溢散,产生大量的扬尘[2]。
扩散模型是一种预测性模型,扩散模型可以很好的建立起有组织排放的尘源与大气环境质量之间的定量关系,主要用于估算点源、线源、面源等开放源排放污染物的空间分布,判断各种污染源对受体大气颗粒物质量浓度的贡献量[3]。通常将爆破烟尘的研究视为点源扩散,传统研究从微观角度,如粒子受力、粒子系统角度,对粉尘颗粒物进行受力分析,讨论粉尘运动过程基础上分别建立爆破粉尘在铅直方向、水平风向和水平横风向的动量运动方程,运用气固两相流和烟尘的扩散理论,分别建立固体颗粒、有害有毒气体的运动和扩散方程的数学模型[4],或者运用爆炸动力学、空气动力学、流体力学等多门学科知识进行分析和研究爆破中粉尘产生的过程及其复杂的运动规律[5]。数学模拟是公认的能够定量评价有害物质释放的后果的重要工具[6],数值模拟的低成本、短时间耗费以及高度可重复性其他研究手段的最终成果也以数学模型及其对应的代码的开发和应用为标志[7,8]。本文试从宏观角度运用数学模拟研究爆破云团的扩散。
1 爆破云团扩散
1.1 爆破云团扩散过程
现场观测和前人研究成果表明,爆破烟尘在开放的大气空间中的运动过程分为冲击运动、蘑菇云形成和扩散运动三个阶段[4]。
在冲击运动阶段,粉尘受高压气流和爆生气体为主的气浪的作用,其扩散速度很快,可以达到7～8m/s瞬间扩散范围达几十米甚至上百米[9]。烟尘以颗粒或颗粒团的形式,在空气中靠惯性运动。气体内部流动相对比较规则,边缘的湍流交换尚未发展,轮廓清晰。
蘑菇云阶段由于在整个运动过程中,爆生气体由于垂直方向静压减小和自生湍流作用不断卷吸新鲜空气,致使上升气团质量不断增加,体积不断膨胀,内外温差和上升速度都显著降低。经过一段时间后,气体膨胀速度超过粉尘颗粒运动速度,逐渐成为污染气团外沿物质,此时形成蘑菇状烟尘云[4]。
在云团扩散运动阶段中,云团上升到一定高度后,气体的温度与周围大气温度逐渐相近,周围空气中的湍涡不断侵入到云团中来,使气团不断破裂解体,但此时气体抬升较为缓慢,逐渐变平,慢慢扩散,最终消失于大气中。
爆破烟尘完成冲击运动阶段和蘑菇云运动阶段的时间一般为2～3s,时间是很短的,可以认为爆破烟尘颗粒物在瞬间排放到大气中,进入扩散运动阶段之前的烟尘污染范围相对其扩散后的污染范围是很小的,最终决定烟尘波及范围主要是扩散阶段的贡献[4,10]。
扩散运动较为复杂,具体包括以下内容[11,12,13]。①重力沉降:气云初始动量消失后,重力占主导地位。由于云团与周围空气间的密度差,导致重气塌陷,沿地表面拓展,引起云团厚度的降低和径向尺寸的增大。此阶段对云团的外形尺寸、空气卷吸及浓度分布起支配作用的是由重力塌陷引起的湍流,大气湍流起辅助作用。②空气卷吸:分为顶部空气卷吸和侧面空气卷吸。初始阶段的空气卷吸主要是侧面卷吸,这是因为此时引起空气卷吸的主要原因是重力沉降引起的湍流;随着时间的推移,重力沉降引起的湍流逐渐减弱,大气湍流又开始起主导作用,此时则会引起空气顶端的卷吸。整个空气卷吸则是由这两部分之和。③云团放热:由于爆炸是能量释放的过程,在冲击运动阶段和蘑菇云形成阶段,云团卷吸大量空气,能量交换还未充分完成,云团与周围环境间还存在一定温度差异。④大气湍流扩散:随着云团的稀释冲淡,大气湍流对云团的扩散起支配作用。在爆生气体膨胀运动后期,由于卷吸大量的新鲜空气,可以近似认为烟气的性质同于周围空气。在有风环境中,云团的运移受剪切力的影响。接近地面的云团密度较大,运移缓慢,而云团上部由于密度较小,其运移速度接近风速。
1.2 爆破云团模型的判定
研究危险物质扩散的方法主要有现场试验、物理模拟、和数值模拟[8],这些手段都是以理论分析和计算为基础的。这三种方法互有长短,实际研究中最好综合运用,但鉴于数值模拟的低成本、短时间耗费以及高度可重复性,数值模拟成为此类研究中被最广泛使用的方法[7,14]。
数学模型依据建模原理和复杂程度的不同可分为列线图模型、中间模型和计算流体力学模型[15]等。中间模型是指其复杂度介于列线图模型和三维计算流体力学模型、拉格朗日粒子模型之间的一类模型,其中只有箱模型适用于模拟瞬时释放的重气形成的地面烟团的扩散行为。箱模型是指假定浓度、温度和其他场在任何下风横截面处为矩形分布或相似分布(如高斯分布)等简单形状。该类模型可以预报气云的总体特征,如平均半径、平均高度和平均气云温度,而不考虑其在空间上的细节特征。箱模型具有概念清晰,计算量小等特点。箱模型对于有风和无风的天气情况都适用[16]。
粉尘浓度表示方法有两种,一种以单位体积空气中的粉尘重量(mg/m3)表示;另一种是用单位体积空气中的粒子数(粒子数/m3)表示。粉尘浓度直接决定粉尘对人体的危害程度,粉尘浓度愈高,则危害愈大。分散度愈高则粉尘粒子沉降愈慢,在空气中飘浮的时间愈长。大气颗粒物是主要的环境污染物质,其许多重要的性质(如体积、表面积、质量、沉降速度)都与大气颗粒物的大小(粒径)有关[17]。但考虑到现场作业的复杂条件和危险性以及模型的精度的问题,本文以粉尘重量来表示,并未考虑粉尘的分散度。
笔者所采用的模型为重气云团在扩散过程中所采用的箱模型。化学云团在运用此模型时,首先需要判断泄漏所形成的云团是否为重气云团,同样爆破云团也需进行判断。爆破后生成气化物包括碳氧化物、硫氧化物、氮气等,总体相对分子质量与空气相对分子质量相差无几,为简化运算,粉尘颗粒间气体近似认为为空气。爆破粉尘具有颗粒小、质量轻的特点,云团粉尘密度小于周围空气密度,但是固体颗粒并不像气体分子那样为连续体,粉尘颗粒间距离远远大于气体分子距离,所以爆破云团密度为粉尘密度与空气密度之和。通过分析可知,爆破云团符合云团密度大于周围空气密度这个条件,并且在大多数环境条件下,满足大于等于临界Richardson数的条件,笔者认为此模型运用于爆破云团是合适的。使用重气扩散模型进行扩散分析,需要做一些改进,Δρ为粉尘浓度,实际生活中多以mg/m3来计算,考虑到固体的特殊性和模型的计算精度,本文在计算模型时,凡是涉及到粉尘的均以g为单位进行计算,如Δρ为粉尘密度,以g/m3为单位进行计算。以Δρ=0.001 g/m3作为判断收敛的标准,对模型来说仍是适用的。
2 爆破云团扩散控制微分方程
箱模型前提假设是理想化的,它必须假设速度和浓度的自相似分布,并且通常涉及不连续的界面,因而在模拟一些特殊的扩散过程时具有很大的不确定性,尤其并不适于复杂地形条件下的模拟。但是箱模型具有概念清晰的特点,求解方便,计算量相对较小,就非复杂条件下的扩散预测结果和实验结果的一致性而言,并不比复杂的三维模型差。因此,该类模型在重气泄漏扩散的危险评价得到了广泛的应用,其结果已成为应急咨询和安全设计的重要依据之一[7]。
假设云团为正立的坍塌圆柱体有以下几点好处[11]:①数学上容易处理;②大多数因爆炸或快速泄漏形成的云团在无风的环境中近似于圆柱形。虽然风会改变云团的外形,但假设云团呈圆柱形来进行研究仍然很有用。该模型的基本假定有[11,18]:①云团为正立的坍塌圆柱体,一般情况下假设圆柱体初始高度等于初始半径的一半,考虑到爆破冲击动力对云团高度的影响,参考文献[19],初始高度和初始半径的采取1:1的关系;②在云团内部,温度、密度和气体浓度等均匀分布;③重气云团中心的移动速度等于风速。基本的烟团参数如半径、质量和热焓等通过对基本的关于时间的常微分方程组的数值积分得到,基本方程组代表的是烟团的水平扩展、质量与能量守恒,其他烟团参数通过附加方程来计算[7]。
箱模型的基本方程包括以下式(1)、(2)、(5)。
气云的径向扩展速度:
空气卷吸质量变化率为:
其中Ue是顶部卷吸速率,是Richardson数和纵向湍流速率Ul的函数:
由于卷吸空气的作用,云团温度变化率为:
式中,k重力沉降常数,g重力加速度,R、h、T、Cp、Qc分别是烟团半径、高度、云团内部温度、云团的比热容、云团放热速率;Ue顶部卷吸速率,U1侧面卷吸速率,a*侧面卷吸常数,a’顶部卷吸常数,ρa、a、Cpa分别是周围空气密度、被卷吸的空气质量和M空气的比热容;V*摩擦速率,ΔTa云团与卷吸空气的温差。
3 数值模拟实例验证
3.1 初始条件
爆破的粉尘排放量与爆破方法、爆破技术、炸药用量、矿岩理化性质和气象条件等众多因素相关。在运用此模型时,需要参考文献[1,6]等,进行粉尘量及烟云体积的估算。人为估算可以充分考虑各种影响因素,但易受主观因素的影响,所以需要综合参考多家意见。
在一次工程项目中,某次露天爆破使用240kg粉状铵梯炸药,根据文献,依据现场爆破条件,估算初始条件为:初始质量20000g,初始体积18000m3,初始压力101325Pa,空气温度295K。大气风速、风向、大气稳定度、湿度、地面粗糙度、太阳辐射等环境参数会影响扩散后的浓度及分布范围。按帕斯奎尔稳定度分类法,爆破期间的大气稳定度属E级,大气扩散能力较弱;现场地面地势平坦,无障碍物。
3.2 数值模拟
云团上升到一定高度后,气体的温度与周围大气温度逐渐相近,在模拟过程中云团放热可以忽略不计。带入经验参数,求解上述微分方程,得到了云团的外形尺寸(半径、高度)和空气卷吸量随时间的变化曲线图。
从图1可知在云团扩散初始阶段,云团半径迅速增大,但随着大量空气的卷入,斜率逐渐降低,云团内部密度逐渐降低。图2云团高度的变化过程显示了云团受大气湍流支配的变化过程,从图2可知爆破云团高度扩散初始阶段变化并不是特别明显,这是因为云团内部的稳定密度分层在一定程度上抑制了空气的卷吸,导致高度变化相对较小。从图3可知,空气卷吸质量斜率越来越大,随着Δρ/ρa→0,扩散主要由大气湍流控制,云团体积的增加仅仅由空气卷吸引起。与现场实测数据相比较后认为该种方法模拟爆破烟尘运动是可行的,且比较接近实际情况。
虽然本文所采用的箱模型具有较高的精确度,但与实际值之间有一定的偏差,其原因主要有:①模型中常数的取值往往为一区间,在对实际扩散过程进行数值模拟时很难合理选取,并且多借鉴重气扩散方面的数据经验值,在爆破方面几乎无先验值可参考;②数学模型本身就是对实际情况的一种近似,对爆破云团的机理和行为研究有限;③爆破云团数据方面,因机理复杂,现场作业危险,研究较少,无专门数据库,各种数据参差不齐,难以做系统的研究。今后人们会越来越重视空气质量,作业时必须考虑对空气质量的影响,各种评价和研究模型时也将在实际生产中得到广泛应用。如果减少经验常数或减少经验常数对模拟结果的影响,此数学模型可以在一定程度上提高爆破云团扩散模拟精度。
4 结论
本文从整体角度模拟了爆破云团的扩散过程,箱模型能较好地反映爆破云团的扩散行为,可以满足实际环境评估与预测的需要。
1)数学模型本身就是对实际情况的一种近似,本文只是尝试性的应用。常数的取值对结果有一定影响,与实际会存在一定偏差。如果建立理化参数信息库,各种经验常数则得以继续确定,模型还能继续改进以能更好的模拟爆破云团扩散过程。
2)一般箱模型只能计算平坦开阔地形上的重气扩散问题,一些复杂的箱模型如应用于斜坡的箱模型、存在障碍的情况下的箱模型等,可以模拟复杂条件的爆破,如城市拆除爆破等。
3)很多数学模型仅仅成为少数专家和专业研究人员在研究机构才可以操作的对象,有必要加强基于特定数学模型的全过程统一界面模拟程序的开发。
室内燃气泄漏扩散模拟分析 篇6
关键词：室内燃气,泄漏,扩散,数值模拟
随着燃气越来越广泛地被使用,使得燃气事故时有发生[1]。根据统计结果显示[2],燃气泄漏是目前室内主要的安全隐患。
国内外科学家和工程师对可燃气体的泄漏过程做了大量研究,已取得了许多成果。吴晋湘等基于双尺度湍流模型对室内可燃气体泄漏进行了研究并得出了其经验公式[3];吴国忠等提出检测管道泄漏的方法[4],及模拟管道泄漏的温度场[5]。
本文利用CFD数值计算方法,建立室内燃气的物理模型和传热数学模型,考虑泄漏口位置等因素,模拟和分析室内燃气扩散速度和浓度分布情况。
1 模型建立
1.1 物理模型
图1为居民楼的简化平面图,其几何尺寸为10×3×8.5 m。燃气管道位于厨房,管径为20 mm,模拟时以甲烷为介质。
1.2 数学模型
1.2.1 连续性方程
1.2.2 动量方程
1.2.3 能量方程
1.2.4 组分方程
1.3 边界条件及方案
模拟方案如表1所示。
本文假设厨房门关闭、开启两种情况,泄漏口在墙角处,泄漏口的压力为103 325 Pa,泄漏的初始速度为0.08 m/s,室内环境压力为101 325 Pa。
2 计算结果及讨论
方案1中,点火源1(0.3,6.7)在659 s时室内浓度、速度、点火源处浓度情况,见图2。
如图2所示,厨房门开启,燃气从泄漏口向客厅扩散,点火源1的浓度变化较快,当扩散进行292 s后,浓度开始迅速升高。在298 s左右时点火源点火源达到爆炸极限。
方案2中,点火源2(4,4.3)在16 180 s时室内浓度、速度、点火源处浓度情况,见图3。
如图4所示,厨房门开启时,泄漏口垂直方向上和厨房内速度较大,客厅中距离厨房门较近速度比较大。在14 316 s时点火源达到爆炸极限。
方案3中,点火源1处在507 s时室内浓度、速度、点火源处浓度情况,见图4。
如图4所示,因为点火源1距离泄漏口较近,所以很快就能达到爆炸极限。厨房门关闭,燃气只能从厨房门的缝隙向客厅泄漏厨房内燃气的浓度积聚较快。当扩散进行287 s后,浓度开始有所变化。在295 s左右时点火源达到爆炸极限。
方案4中,点火源2处在95 449 s时室内浓度、速度、点火源处浓度情况,见图5。
由图5所示,厨房门关闭,燃气泄漏只能通过厨房门缝隙向客厅以及外面扩散,由于扩散角度的变化时燃气更容易进入客厅和卧室。点火源2在客厅,从厨房门缝隙泄漏的燃气又向着门窗缝隙处扩散,所以速度较小。
3 结论
本文对居室内燃气泄漏后扩散进行模拟,并对模拟结果进行分析。
(1)点火源1的浓度变化较快。
在295 s左右时点火源达到爆炸极限。
(2)厨房门开启时,点火源2在14 316
s时点火源达到爆炸极限;厨房门关闭时,点火源2达到爆炸极限的时间很长。
参考文献
[1]张一先,张降.管道煤气泄漏事故评估的不确定性.煤气与热力,2000;20(1):9—13
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