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    近几年随着计算机改革,计算机的高度计算能力,同时CFD类似软件的发展,数值模拟在管道、各种平台的泄漏研究不断增加,用计算机模拟出的结果与试验结果对比,得出气体泄漏扩散规律。

    1.2.2国内研究现状

    国内关于这类的研究起于较晚,主要是试验研究和借助计算机流体技术数值模拟,研究泄漏区域的燃气扩散规律。诸如:方自虎、蔺宏等人[5],在试验的基础上,进行对管廊内燃气泄漏扩散的数值仿真。结果是气体泄漏点附近,数值结果与试验结果相符,在远离泄漏点时不符。工程若要对在泄漏点附近浓度变化分析,可采用扩散模型与标准k−ε湍流数值计算模型进行数值模拟。庞磊、吕良海等人[6],研究在密闭空间中燃气泄漏扩散规律,数值模拟显示,在泄漏初始阶段,爆炸区域在区域在泄漏点附近,随着时间变长,区域下移并且范围变广,但是若浓度超过爆炸极限,范围则会缩小,爆炸区域在下方持续时间比上方长。吴晋湘、张丽娟等人[7],针对液化石油气,研究其在室内泄漏的浓度场变化,发现 不同的高度上燃气浓度迟滞时间不同,高度越高,迟滞时间越长,除去泄漏口附近的泄漏区域外 ,CFD模型空间中相同高度的地方浓度相同。 

    起初研究数学模型为燃气泄漏提供理论基础,数值模拟给出形象直观的扩散,通过试验验证数值模拟的正确性,这三者围绕着近代燃气扩散泄漏研究。除了上述结果数值模拟研究燃气扩散,也有研究学者像王起全[8],通过燃气公司05-14年发生的燃气泄漏事故原因进行统计,发现造成泄漏的主要原因为第三者的破坏、误操作,起初施工的质量问题,自然因素引发的管道腐蚀。运用多元时空序列马尔科夫链模型,以历史数据基础,对未来2015—2019年燃气泄漏事故原因预测。此项研究对制定家庭燃气安全对策有着重要的帮助。

    1.3 本文研究的主要内容

    考虑到CFD数值模拟要运用质量守恒方程、传热学、流体力学等方面的公式与理论的基础,而后建立燃气泄漏在封闭空间内的数学模型,网格的划分,边界条件的设置,离散化分析与计算,最后用fluent得出结论。所以本文研究的是一个二室一厅一厨的二维平面模型,研究内容包括燃气泄漏发生在厨房内,燃气浓度随时间的浓度分布。同时在燃气扩散时,门窗的开度情况对燃气在室内的分布规律的影响。在泄漏处研究不同泄漏速度即燃气泄漏时的入口压力,对燃气浓度分布的影响。研究内容概括如下:

    (1)室内燃气泄漏原因分析,通过对近几年燃气公司报告室内燃气爆炸事故分析,得出室内燃气泄漏的主要因素。

    (2)CFD数值模型是基于连续性方程、动量方程、能量方程、多组分方程、密度方程等这些理论基础,所以需要对这些通式进行阐述,同时还包括控制方程的求解过程及离散化分析。

    (3)fluent的数值模拟,前期用CAD画出整个两室一厅的三维模型,标注好关键尺寸。导入进ANSYS 13.0 ICEM中对模型进行修正,同时进行网格划分,对泄漏区域进行必要的加密工作,检查网格质量,物理模型的选择,针对燃气本文主要针对天然气泄漏,所以在材料选择方面选取甲烷作为泄漏介质,最后还有边界条件的设置,求解及离散化分析计算。

    (4)结果的分析,针对不同泄漏时间,泄漏时的压力大小等,把数值模拟的结果与实际情况进行分析,判断实验数据的正确性。

    (5)结论与展望,对这项数值模拟得出的结论进行总的概述分析,并对现实中人们在使用燃气时需要注意的提出一些建议。

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