燃气泄漏事故屡见不鲜,有燃气管道、室内燃气管道、城市燃气管道等等。只要有燃气输送的地方,就有可能发生泄漏。针对这类情况,国内外相关研究人员对有过研究。国外研究涉及危险性气体即燃气或者毒性气体扩散的数值模型和实验,针对燃气泄漏后的扩散规律,燃气浓度分布进行研究分析。国内研究体现在现有的模型基础上,试验情况与数值仿真进行对比,验证模型的可行性。也有通过对燃气公司统计的燃气泄漏事故进行分析,得出管道泄漏事故由于第三方的误操作、破坏,施工时存在漏洞以及自然腐蚀导致的。同时运用多元时空序列马尔科夫链模型,预测未来燃气事故原因,为防止燃气事故发生提出建议。48959
国外研究现状
国外在危险性气体在大气中的扩散研究较早,起于七、八十年代。研究人员提出了各种计算模型。这其中包含有高斯烟羽与烟团模型、 B.M.模型、SUTTON.模型等等。同时进行了许多试验来论证,包括Burro试验、Coyote试验、Goldfish试验等等,这给后来的研究奠定了基础。
高斯模型早在五十年代就被应用,它包括烟羽模型和烟团模型。两者使用的对象不同,烟羽模型适用于连续源泄漏扩散,烟团模型使用在短时间的泄漏扩散[1]。此模型主要用于烟囱烟气排放的计算分析,虽然计算过程未考虑重力因素和与许多假设冲突,但是由于提出早,历史数据多,容易理解和计算,所以仍然在被使用。BM模型不同于高斯模型,高斯模型未考虑重力,研究对象为轻气体和与空气密度差不多气体,而BM模型研究的是重气体,如液化石油气,模型由计算图表组成,能针对连续和瞬时泄漏情况[2]。,源^自!751/文-论/文*网[www.751com.cn它与试验结果吻合高度相似,同时简单易用的特点。Sutton模型用于湍流计算[3],燃气泄漏的过程是湍流的过程,但是此模型在模拟可燃气体释放时与实验结果存在较大误差。还有一个使用范围广,可变换多种形式的模型是FEM3模型,它是3维有限元计算模型,从初始用于液化石油气到后来演化到使用到毒气和燃气,适用于连续源和一定时间的泄放[4],公式考虑到浮力、重力、温度与速度分布,所以精度相较上述3者要高,但是计算难度高。
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。
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,高度越高论文网,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。