乙烯球罐区多源泄漏爆炸数值仿真

计划项目（2016YFC0800100 .2017 YFC0804702，2018 YFC0807900）

第一作者：陈晓坤（1961 -），男，黑龙江齐齐哈尔人，教授，博士生导师，E-mail：xust__ .wolf_eade@ 126. com

通信作者：王秋红（1984 -），女，陕西西安人，副教授，硕士生导师，E-mail：wangqiuhongl 025@ 126. com

O 引言

能源化工厂作为危险化学物质储存、运输的重要组成部分，因人为因素及外界条件影响下而导致化学物质泄漏事故时有发生。而储存的化学物质往往存在可燃性及毒性，一旦泄漏容易导致周边人员中毒窒息及更严重的火灾爆炸事故。通过实验进行大尺寸装置的气体泄漏研究较为困难，因此，多采用数值仿真技术进行相关研究。

对于气体的泄漏爆炸，国内外有大量学者进行了相关研究。Liu等对Plate模型进行修正，并使用修正模型模拟H，S泄漏事故，结合Gls系统将模拟结果展示到地图中[1];Lovreglio等在CFD气体扩散模型中加入人员疏散的影响以此来提高对毒性气体泄漏风险评估的准确性，使其更接近实际情况[2];Li等通过建立等效短管道模型计算海底管道气体泄漏速率，然后通过欧拉·拉格朗日模型来预测气体的上升扩散，并通过实验数据来验证CFD计算结果的可靠性[3];Li等使用CFX软件对LNG燃料船中发动机室中的天然气泄漏扩散进行模拟，探讨布置气体探测器的最优位置[4];Liu等分别对封闭布局、分散布局和街道峡谷布局3种街道布局下的天然气泄漏和扩散规律的影响进行了数值模拟和实验研究，确定了天然气浓度分布和危险区域分布[5];柯道友等提出一种新型理论模型，可以在较短时间内预测H2泄漏的扩散和运动规律，并建立二维和三维Fluent模型验证理论模型的准确性[6];王建使用Fluent软件模拟罐区可燃性气体（ CH4，H2，C3H8）泄漏，并提出水平方向最远扩散距离及高度方向最大直径定量评估泄漏形成的可燃气云大小[7];贾海军等使用Flu-ent软件，采用Navier-Stokes方程与RNG k-8湍流模型，对车舱内有害气体（CO、N02）泄漏扩散过程进行数值模拟，得到舱室内有害气体泄漏扩散的一般规律[8];马世海以某城市的实际情况为例，采用k-8湍流方程及SIMPLE算法，模拟不同风速，不同管道压力条件下的天然气管道泄漏情况[9];杨石刚等利用Fluent软件计算出甲烷气云非均匀浓度场，将结果耦合进AutoReaGas软件，得到非均匀混合气云爆炸温度压力等变量[10];任少云使用Fluent软件分别对开敞空间的LNC汽化与空气混合爆炸过程及密闭空间的甲烷与空气混合爆炸过程进行研究，得到压力、温度变化规律及火焰传播规律[11-12]。

在大量的CFD软件中，FLACS软件采用分布式多孔结构（ distributed porosity concept）的思想表现几何形状是FLACS相比其他CFD工具的重要优势之一[13]。Middha，Hansen等通过BAM实验、NASA气体扩散实验、Maplin Sands实验、Burro实验、Covote实验等大量大型实验数据验证FLACS模拟结果的准确性，证明了FLACS数值仿真结果的有效性[14-17];Schleder等进行了CO：射流气体的扩散实验，并使用FLACS软件进行了相应模拟，验证了FLACS模拟结果的准确性[18];Fiates等使用OpenFOAM，CFX，FLACS软件对H2，C02等气体的扩散进行模拟，并与实验数据对比，结果显示FLACS对气体扩散的模拟结果更准确[19];Yang等使用FLACS软件还原2012年Gumi硫化氢泄漏事故，并将模拟结果与事故后果进行比较，发现模拟得出的毒性气体覆盖范围与事故后果相似[20];Zhao等针对煤气化工厂爆炸事故进行建模，模拟其爆炸过程，并与所观察到的爆炸毁坏区域进行比较，一定程度上验证了FLACS对开敞空间中气体爆炸适用性[21];Li等使用FLACS软件通过模拟不同安全间距条件下天然气气体泄漏扩散产生气云的大小来研究安全间距对气体扩散的影响[22];Huang等针对大型海上天然气工厂建立多级爆炸风险评估方法，并利用FLACS软件对天然气海上工厂泄漏爆炸事故后果进行风险分析[23];万古军等使用FLACS软件对趸船LNG储罐及加液臂泄漏后果进行模拟，确定LNG加注趸船与周边建筑间的安全距离[24];凌晓东等建立环乙酮生产装置全尺寸模型，模拟得到不同泄漏场景的环乙烷气云的发展过程[25];王学岐等使用FLACS軟件从点火位置、阻塞度角度分析丙烷、丁烷、丙烯泄漏发生爆炸后的爆炸冲击波火焰传播情况，得出爆炸后各个区域的超压变化趋势和规律[26]。

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