不同建筑物布局條件下的燃氣泄漏擴散規(guī)律研究.pdf

1、近年來，全國因城市燃氣管道泄漏而引發(fā)的火災、爆炸等事故頻頻發(fā)生，事故所造成的環(huán)境破壞、財產損失和人員傷害更是讓人觸目驚心。因建筑布局多樣化、人口密集等原因，居民住宅區(qū)是燃氣事故的多發(fā)地。在燃氣發(fā)生泄漏后，因無法準確預測燃氣泄漏擴散分布規(guī)律而缺乏科學的應急決策方法是導致燃氣泄漏事故演變?yōu)榛馂?、爆炸等惡性事故的主要原因。因此，以不同建筑布局為出發(fā)點研究城市燃氣泄漏擴散規(guī)律對于減小事故危害、制定科學的應急救援方案具有重要的現實意義。
　

2、　本文采用CFD三維模擬與實驗研究相結合的方法，分析不同建筑布局條件下，燃氣泄漏后在大氣和土壤當中的擴散規(guī)律。
　?。?）基于流體力學和射流理論，對燃氣從承壓管道泄漏到大氣環(huán)境中的射流過程進行了分析，確定了不同泄漏孔徑時燃氣泄漏率的計算方法；給出了氣體流動的基本控制方程，確定Realizable k-ε模型為描述燃氣泄漏的湍流模型；分析了燃氣在大氣與土壤中擴散的影響因素。
　?。?）從對燃氣擴散影響的角度將城市建筑布局分為街

3、谷式布局、片塊式布局、圍合式布局，綜合考慮泄漏孔徑、泄漏口與建筑物間距、風速等因素的耦合作用，構建了城市燃氣在大氣當中泄漏擴散的物理模型。運用CFD三維模擬的方法，分別對各物理模型進行了模擬，比較分析了三種不同建筑布局的燃氣濃度分布規(guī)律和危險區(qū)域范圍。結果表明圍合式是最不利于燃氣泄漏擴散的建筑布局方式；泄漏率隨著泄漏孔徑的增大而增大，危險區(qū)域范圍也隨之增大；減小泄漏口與建筑物的間距，燃氣濃度在建筑物空腔區(qū)及近地面集聚程度增大，且附壁效應

4、顯著，與泄漏口相鄰建筑物的危險性增加；隨著風速的增大，有利于燃氣的擴散，但燃氣會在下風向建筑物的背風面呈現近地面聚集現象。
　?。?）為驗證CFD模擬結果的準確性，利用相似性原理設計了街谷式布局、片塊式布局、圍合式布局的小尺寸實驗模型，選取六個代表性的點采集其擴散濃度值，對比分析各個點的濃度模擬值與實驗值，得出兩者結果差值在合理范圍內，驗證了模擬結果的準確性。以上分析可說明CFD三維模擬方法對城市燃氣擴散規(guī)律研究是切實可行的。

5、r>　?。?）以達西定律與多孔介質理論為基礎，搭建了土壤的粘性阻力系數與內部阻力系數測定的實驗平臺，獲得了模擬的關鍵參數。運用CFD三維模擬方法，研究街谷式布局條件下，不同泄漏孔徑及埋地深度等因素對燃氣泄漏后在土壤中擴散的影響。因土壤對燃氣泄漏擴散的阻擋作用，燃氣泄漏后沿土壤再擴散到大氣中時，一方面會在土壤內形成較大的高濃度區(qū)域，對并行管道特別是電纜管道造成較大威脅；另一方面在近地面也積聚形成高濃度區(qū)，與燃氣泄漏后直接在大氣當中擴散相比