王英[1]2007年在《室内燃气泄漏扩散状态模拟及后果分析》文中指出近年来,随着环保要求的提高及生活条件的改善,气体燃料,如人工煤气、液化气、天然气等逐渐成为城市居民生活燃料的主体,同时在工业领域的应用范围也在不断扩大。气体燃料的特点是易泄漏和易燃易爆,当这些可燃气体在室内有限空间内发生泄漏后,就会增加火灾和爆炸发生的危险性。同时,由于燃料的比重不同于空气,以及门窗等有限通风条件的存在,导致室内燃料浓度分布是一个非均匀的变化过程。而气体燃料的着火与爆炸的发生是有一定的浓度界线的,在这一非均匀的燃料浓度场中,可燃区域是有限的。因此,系统地研究室内燃气泄漏的扩散过程与发展、可燃区域的变化以及着火发生的危险性等,对防止室内火灾的发生及控制具有重要的意义。本文以普通的居民居住条件(两室两厅)为研究对象,对厨房燃气泄漏后的扩散模型进行了深入研究和比较,确定室内燃气泄漏后的扩散过程可以使用浮力修正的k-ε双方程湍流模型。通过采用PHOENICS3.5对室内燃气泄漏后的扩散状态进行模拟,得到了天然气和液化石油气泄漏后的室内扩散过程中在不同时间和泄漏量的条件下的浓度场分布规律,并根据模拟结果分析了燃气泄漏后室内存在爆炸浓度范围的区域和厨房达到爆炸浓度范围的泄漏条件以及可能的后果。
蔡进[2]2016年在《压力水射流装置通风驱散稀释重气泄漏技术研究》文中研究表明随着我国工业的不断发展,近年来重气泄漏事故时有发生,给生态环境、居民的健康和安全以及社会稳定带来了严重影响。本文在着眼于目前重气泄漏应急技术和措施的不足之处,将压力水射流技术应用到泄漏重气的应急处置上,对压力水射流装置驱散稀释泄漏重气进行实验和数值模拟研究,该技术的特点是本质安全、次生污染小。本文采用理论、实验和数值模拟三者相结合的研究方法。首先是对射流基本理论、两相流流体力学理论、重气扩散基本理论和压力水射流装置驱散稀释重气机理进行了研究,分析装置结构参数和使用条件对其驱散稀释重气性能的影响,再在前人研究的基础上确定了本文研究参数的范围。本文设计和进行了实验室二氧化碳气体释放和自由扩散实验,对应地用数值模拟方法模拟了气体释放和自由扩散的过程,通过定性和定量对比实验数据资料和计算机模拟预测的结果,验证数值模拟模型的可行性。然后运用CFD计算机数值模拟软件研究了不同喷嘴类型、喉管长度、扩散角的结构参数以及不同水压和摆放方位的使用条件下,压力水射流装置驱散稀释二氧化碳的整个过程,分析不同装置内部结构参数、使用条件对其驱散稀释重气性能的影响。研究发现,装置装有锥形实心喷嘴相比装有空心喷嘴和直射喷嘴时,其驱散稀释重气的效果要好,在装置开启20s后CO_2的驱散率从高到低依次为:95.16%,93.59%,91.15%;短喉管装置相比长喉管和直管装置有着更好的重气驱散稀释性能,在装置开启20s后CO_2的驱散率从高到低依次为:95.16%,94.05%,86.31%;三种扩散管角度中,45°和30°扩散管的装置效果基本一致,在装置开启20s后的CO_2驱散率分别为94.97%,94.78%,60°和15°扩散管装置驱散稀释重气的效果较差;装置使用水压从1MPa增大到4MPa时,装置性能有明显提升,但是提升的幅度不断减小,在装置开启20s后的CO_2驱散率从高到低依次为:89.96%,95.16%,97.21%,97.60%;装置在使用过程中,为了最大化其效果,应该根据现场实际情况调整出口方位。接着,本文设计和进行了压力水射流装置驱散稀释二氧化碳的验证试验,定性比较实验结果和数值模拟结果后发现,两种方法的研究结果一致。实验结果还表明,压力水射流装置雾滴粒径越小,吸风量越大,其稀释驱散重气的效果也越好。最后,用计算机数值模拟有毒重气-氯气的泄漏,预测压力水射流装置驱散稀释重气的效果,为今后压力水射流装置的实际应用提供参考。
郑家琪[3]2017年在《有毒重气扩散数值型优化与三维仿真研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着化工产业的快速发展,化学品的使用越来越多。其中,一些化学品由于储存不正确,发生意外泄漏,产生比空气密度大的气云,称为重气,它沿着地表进行扩散,引发中毒、燃烧、爆炸等危险事故的概率急剧增加,严重威胁周围人员人身安全和财产安全。重气扩散过程受很多外界因素影响,如风速、障碍物等,其扩散过程复杂。因此,开展重气扩散过程的研究,对于科学预防重气泄漏引发事故的发生以及指导应急救援具有重要理论价值和实践意义。重气扩散过程相当复杂,大型现场试验虽然能够收集到大量的真实数据,但是花费巨大且不能重复试验,经验模型适用性较窄且精度不够。针对以上问题,本文选用修正的湍流(k-ε)模型修饰的计算流体力学(CFD)数值模型,以氯气为例,开展重气在有风条件下绕障碍物扩散的研究。本文主要的研究工作如下:(1)综述了重气扩散数值模型的国内外研究现状,在对比分析了唯象模型、箱模型、浅层模型和计算流体力学模型的优缺点之后,选用计算流体力学模型模拟重气扩散过程,并且选用修正的k-ε模型更为真实地刻画重气扩散过程中的湍流运动。选取实验场景,建立三维坐标系,结合坐标系建立CFD模型的数学方程式,简化公式待求解。(2)在求解CFD数值模型时,由于计算区域网格划分数目巨大,计算任务艰巨,耗时长。目前在高性能计算领域内发展非常迅速的CPU-GPU异构体系结构,其由于巨大的并行计算潜力被重多学者所关注。但是,CPU-GPU异构体系的OpenCL编程模型缺乏扩展到多个计算节点的能力,传统的并行编程模型如共享存储编程模型的OpenMP,又难以发掘异构系统所有的计算能力,所以本文将OpenCL与OpenMp结合起来,以MPI作为进程间的消息传递机制,提出基于MPI+OpenMP+OpenCL的三级混合并行编程模型,以此对CFD数值模型求解过程进行并行优化,大幅度提高计算速度和精度,保证计算的实时性。当网格规模为200*200*80时,该模型在128个计算节点上获得了 12.56的加速比,并行效率为62.1%。(3)将CFD模型的数值计算结果与三维仿真软件Unity3D结合,实时模拟氯气在有风条件下绕障碍物扩散的过程,仿真效果真实、美观,动画效果流畅自然。此外,根据氯气浓度绘制出伤害区域,结合伤害模型和个人风险,对氯气中毒事故给出风险评估。
安宇[4]2007年在《用于化学事故应急反应的大气扩散数值模拟研究》文中进行了进一步梳理在现代石油化工及相关行业中，生产、储存和使用着各种类型的有毒气体和液体。这些物质一旦由于人为因素、设备因素、生产管理和环境因素发生泄漏事故，则可能向空中释放大量有毒气体，扩散而与空气混合形成气云，使得泄漏区附近来不及疏散或未采取有效防护措施的人员发生中毒，因此化学事故应急，人员疏散救生，事故分析，风险评价，安全管理等方面有重要意义。本文应用CFD方法，利用计算机对大气扩散进行数值模拟研究，以便为应急方案的制定和应急措施的实施提供必要的理论依据。本文针对气体释放源，提出了释放气体在大气中输运与扩散的控制微分方程，采用浮力修正的κ-ε双方程湍流模型，并运用控制容积法离散化方程，用SIMPLE方法对离散化方程进行求解。为验证模型的准确性以及计算程序的正确性，文中以Thorney IslandPhaseⅠTrial 008瞬时释放试验为背景进行了数值模拟，直观地给出了重气云在大气中扩散的重力下沉、空气卷吸、涡旋产生等一系列现象，给出了不同时刻的释放气体浓度和速度分量的空间分布，这验证了本文提出的模型和算法是可行的。在此基础上，应用此模型分别对氯气和二氧化硫气体泄漏情况进行了模拟，并依据美国环保署风险管理方案的浓度标准，提出了危险区域的划分方法，为准确地预测气体扩散危险区域，及时采取有效措施组织抢救活动，提供了一种行之有效的方法。
胡世明[5]2000年在《气体释放源的三维瞬态重气扩散模型及数值研究》文中研究指明现代工业大量生产和使用有毒的、易燃的或易爆的危险物质。如果发生意外泄漏事故，其中的一些物质往往形成比空气重的气云，即所谓的重气云。重气云经常在地面附近形成，在靠近工厂的人口密集区扩散，造成巨大的危害，因此有必要对危险物质释放到环境中所造成的后果进行定量风险评价。目前可提供人们作风险评价及预防改善措施的有效数据是非常有限的，而基于CFD方法的三维传递现象模型能很好地描述重气在大气湍流运动中的物理现象，具有广泛的通用性。因此本文应用CFD方法，利用自编程序，在计算机上采用数值模拟方法研究了重气在大气中的扩散过程，以便为风险评价和预防措施的改进提供必要的理论依据。 本文针对气体释放源提出了释放气体在大气中输运与扩散的控制微分方程，采用浮力修正的κ-ε方程湍流模型，并运用控制容积法离散化方程，用SIMPLE方法对离散化方程进行求解。 为验证模型的准确性以及计算程序的正确性，文中以Thorney ISland Phase I Trial 008瞬时释放试验为背景进行了数值模拟，能直观地给出重气云在大气中扩散的重力下沉、空气卷吸、涡旋产生等一系列现象，给出了不同时刻的释放气体浓度和速度分量的空间分布，特别是对测量点的数值模拟结果与实验结果符合较好，这说明本文提出的模型和算法是可行的。 为进一步研究重气连续性释放的扩散过程，文中分别对重气竖直向上和水平向下风方向连续喷射过程进行了数值模拟研究。在此基础上，对影响重气扩散过程的重要参数，包括大气风速、释放气体密度和释放速率等对扩散过程的影响进行较详细的研究，得到了一些有益的结果。
王海蓉, 马晓茜[6]2006年在《LNG重气连续点源泄漏扩散的数值模拟研究》文中研究指明针对LNG重气云团连续点源泄漏扩散,结合箱模型和IIT-2重气扩散模型分析了LNG云团的扩散特性。①选取不同的气象条件,对扩散过程的速度、空气卷吸量、温度和高度进行数值模拟,讨论了不同大气条件下云团的流动规律、空气卷吸和气化过程等对云团扩散过程和方式的影响。数值模拟表明:一般情况下,LNG云团温度在分钟数量级达到了大气温度,进入被动扩散阶段;E级大气条件下,径向速率衰减较慢,进入被动扩散的过程非常缓慢;LNG气化过程不明显,重气效应未完全消失,不利于LNG云团的稀释和冲淡。②计算了下风向固定点处地面最大浓度值,并与MaplinSandsFieldsTrial扩散实验的对比,验证了LNG重气扩散预测模型的可行性和合理性。③分析了风速、泄放速率和大气条件对LNG扩散距离和爆炸上下限浓度扩散范围的影响。
魏利军, 张政, 胡世明, 吴宗之[7]2000年在《重气扩散的数值模拟模型验证》文中研究指明重气泄漏扩散事故是经常发生且危害较大的一种事故形式 ,由于重气的密度大于空气 ,因此重气往往沿地面扩散 ,泄放物质进入人体将引起中毒事故 ,若泄放物质被点燃或引爆将引起大规模的燃烧爆炸事故。本文给出了描述重气扩散过程的数值模拟模型及计算方法 ,并采用本文提出的模型和算法 ,对ThorneyIslandTrial008实验进行了数值模拟 ,模拟结果与实验结果符合较好 ,说明本文提出的模型和算法是适用的。
魏利军[8]2000年在《重气扩散过程的数值模拟》文中认为重气泄漏扩散事故是经常发生且危害较大的一种事故形式，由于重气的密度大于空气，因此重气往往沿地面扩散，泄放物质进入人体将引起中毒事故，若泄放物质被点燃或引爆将引起大规模的燃烧爆炸事故。虽然人们对重气泄漏扩散所造成的危害十分重视，但由于缺乏足够有效的数据可提供人们作风险评估及预防改善措施，因此采用数学模型进行模拟是必要的。基于CFD方法的流体力学模型不仅能够更好地描述重气在大气湍流运动中的物理现象，具有广泛的通用性，而且采用该方法对有障碍物或明显地形变化的复杂扩散过程进行数值模拟更为可靠。本文即采用CFD方法来研究重气扩散过程规律。本文共分八章，其中： 第一章为概述。对毒物泄漏扩散过程研究的目的和意义进行了概述，并对毒物泄漏扩散过程作了简要的介绍。 第二章为文献总结。综述了重气扩散过程研究领域的国内外发展情况，对各种重气扩散过程数学模拟模型进行了较为详细的介绍，并分析了各自的优缺点。在此基础上，提出了本文研究工作的内容与目的。 第三章为重气扩散过程的数值模拟模型。提出了气相流动和扩散的控制微分方程及有气溶胶的两相流动和扩散过程的控制微分方程，给出了三种较为常用的湍流流动模型，通过比较分析，本文计算采用的是有浮力修正k-ε的双方程湍流模型。 第四章为重气扩散过程数值模拟计算方法。运用SIMPLE方法为基础的控制容积法对控制微分方程进行离散化，采用TDMA方法对离散化方程进行求解。给出了一些较为常见的源释放模型。 在第五章中，采用本文提出的模型和算法，对Thorney Island Trial 008实验进行了数值模拟，模拟结果与实验结果符合较好，说明本文提出的模型和算法是适用的。 第六章为重气扩散过程的数值研究。利用本文提出的模型和算法，结合气相物料瞬态释放的扩散过程，对影响重气扩散过程的两个重要参数释放气体密度和大气风速对扩散过程的影响进行了分析，取得了一系列有益的结果。 第七章还对两种较为常见的点源连续泄漏扩散和液池蒸发扩散过程进行了数值模拟研究，并结合这两个模拟算例对释放速率和障碍物对重气扩散过程的影响进行了分析。 第八章为本文研究工作所获得的结论。
潘旭海[9]2004年在《事故性泄漏动力学过程的理论与实验研究》文中提出在过程工业及相关行业中,易燃易爆及有毒有害物质在生产、储存和运输过程中经常发生事故性泄漏。泄漏发生后,泄漏物质在地面上形成液池,挥发出有毒有害蒸气;或直接进入大气,扩散开去。所有这些都严重危害了附近人员的身体健康,其所带来的严重后果和环境与社会问题远远超过了事故本身,严重地影响了当代过程工业及相关行业的顺利与健康发展。因此,开展危险性物质事故性泄漏动力学过程研究,对于科学预防事故性泄漏的发生以及指导紧急救灾具有重要理论价值和实践意义。本文对自 1949 年 10 月至 1999 年 12 月我国化工系统内所发生的重(特)大、典型事故性泄漏进行了统计分析。根据事故发生频率和造成的伤亡人数,统计得到在我国应优先考虑并控制的 8 种危险化学品依次是:液氯、液氨、液化石油气、氯乙烯、苯、一甲胺、一氧化碳和硫化氢。通过对事故进行分析,总结了 7 种影响泄漏扩散的主要因素,建立了 16 种事故性泄漏模式。针对有毒有害液体泄漏后在地面上的蔓延和蒸发,从动力学角度入手,对其进行了理论研究和分析。根据质量守恒定律,将液池蔓延过程和蒸发过程进行了有机地结合,推导建立了动态液池蒸发模型。对液池蒸发中的热量传递进行了较详细地分析,在此基础上,建立了液池蒸发的传热传质耦合计算模型。根据边界层理论,推导建立了层流和湍流环境下的液池蒸发理论模型。为了研究纯液体和混合液体蒸发机理上的不同,设计建立了液池蒸发风洞实验装置,分别对纯液体(包括苯、甲苯和乙醇)、两组分混合液体(苯与甲苯混合溶液、苯与乙醇混合溶液)以及多组分混合溶液(石脑油和原油)进行了较为全面的研究。实验研究结果表明,纯液体和两组分液体的蒸发是受边界层蒸发控制的;而石脑油的蒸发在一定程度上受边界层蒸发控制;原油的蒸发则不受边界层蒸发控制,而是受基本蒸发控制。在蒸发质量随时间变化规律方面,纯液体的蒸发质量与时间 t 呈正比,石脑油的蒸发质量与 t0.7呈正比,原油的蒸发质量则与 t0.55呈正比。对于两组分混合溶液的蒸发,其蒸发质量与时间的关系随组分物质和组分比例的不同而不同,但却有规律可循,即:⑴两组分之间的蒸发性能或体积百分比越接近、蒸发质量与时间越容易表现出乘幂的变化关系,⑵环境风速越大或液池蒸发面积越 I<WP=5>大,蒸发质量与时间越容易表现出乘幂的变化关系。根据实验数据,拟合得到了新的液池蒸发计算关系模型,该模型的预测结果比常用的 Mackay & Matsugu 模型的预测结果更接近实验测量值。为了进一步考察太阳辐射对蒸发过程的影响,进行了开放空间现场蒸发实验。实验结果表明,太阳辐射对液体的蒸发影响很大,计算过程中必须考虑热量传递。通过将本文新建的蒸发关系模型以及 Mackay &Matsugu 模型的预测结果同现场实验数据进行比较,表明 Mackay & Matsugu 模型更适合于太阳辐射较强场合的蒸发计算,其预测平均偏差为 16%。本文新建的模型则更适合于太阳辐射较弱或不存在太阳辐射场合的蒸发计算,其预测偏差在±5%以内。根据纯液体和两组分混合液体的蒸发实验数据,对本文建立的蒸发过程传热传质耦合计算模型进行了验证,结果表明该模型能够比较准确地预测液体的蒸发质量和液体温度随时间的变化。另外,对基于边界层理论的蒸发模型进行了实验验证,并将新建的理论模型的预测偏差同 Mackay & Matsugu 模型,GRAY 模型,BAU 模型、SUBTEC 模型、EPA 模型、NIOH-1 模型和 NIOH-2模型的预测偏差进行了比较。结果表明,本文基于层流边界层理论建立的蒸发计算模型的模拟计算结果与实验值的平均偏差约为 33.5%,模拟计算精度仅次于Mackay & Matsugu 模型、NIOH-1 模型和 SUBTEC 模型。针对物质泄漏后所形成的气云绝大多数属于重气云,本文着重开展了重气云扩散理论的研究。通过将真实气体状态方程和气体混合规则引入到箱模型中,对现有的箱模型进行了改进。根据 Thorney Island Trial No. 008 试验的实验数据,对改进后的箱模型进行了验证,并同 IIT Heavy Gas Models 模型的预测结果进行了比较。结果表明,改进后的箱模型的模拟结果平均比实验值偏大 8.93%,从安全的角度来看是有利的。在模拟准确度方面,采用改进后的箱模型的预测结果与试验观测值的平均偏差为 21%,低于采用 IIT Heavy Gas Models 模型预测结果与试验观测值之间 25.67%的平均偏差,其模拟精度比 IIT Heavy Gas Models 模型高。为了进一步简化模拟计算过程,避免求解微分方程,提高计算速度,本文在总结现有重气扩散模型的基础上,建立了 LTA-HGDM 模型(Heavy Gas DispersionModel in Laminar and Turbulent Atmosphere,即层流及湍流大气环境中的重气扩散模型)。并将该模型的模拟计算结果同 Thorney Island Trials 系列试验结果及其它数值模型(如 IIT Heavy Gas Model 、HEGADAS 模型、MARIAH 模型、Eidsvik模型和 Cox 模型)的模拟结果进行了比较。结果表明,LTA-HGDM 模型的模拟II<WP=6>计算精度与这些模型相当,但却避免了求解微分方程,提高了计算速度。最后,结合本研究工作所取得的成果和前人的研究成果,研制开发了事?
曾喜喜[10]2012年在《复杂地形条件下的重气扩散研究》文中认为本文首先从发生重气扩散的原因入手(具体选用了高含硫天然气井喷事故),然后研究重气的扩散过程模型,其次对重气扩散的后果进行了风险分析,最后针对重气扩散事故——高含硫天然气井喷事故,做了应急响应方面的研究。(1)山区高含硫天然气井喷失控事故分析首先,详细介绍了钻井工程和井下作业的具体工艺过程,为后续的井喷失控事故致因分析提供了基础条件。同时,对井控技术进行了深入研究,井控,本质都是指采取一定的方法控制住地层孔隙压力,基本上保持井内压力平衡,保证钻井的顺利进行的技术。根据井涌的规模和所采取控制方法的不同,把井控作业分为一级井控(即初级井控)、二级井控和三级井控。当二级井控失败,井涌现象没有得到控制,地层流体无控制地涌入井筒,喷出地面,则会成为井喷。有资料显示川东1993年以后发生的井喷事故远远少于1993年之前的,为了从时间上有比较,所以选取1996-2005年10年间的井喷案例研究井喷的显示特征,发现随着技术进步,在各类作业中,钻井井喷所占比例已降低；起下钻井喷事故比例有所上升；和人们的普遍认识不同,也通过统计资料可以看到,浅层气和高压深井的发生井喷的比例不相上下,所以,对浅层气钻井的安全井控意识需要加强；井喷前的征兆显示溢流、井涌、井漏、油气侵显示都非常明显；操作失误、设备因素、钻井液因素在井喷失控的直接原因中占比例较高；规章制度因素、井控意识因素在井喷失控间接原因中占有重要比例。然后,进行井喷失控的事故致因分析。事故致因理论较多。井喷事故的发生,是由多个事故因素引起的,事故因素的出现具有一定的因果层次性、不同的因素之间相互联系,在一定的环境条件下,最终导致了井喷事故的发生,所以,选择系统分析的方法——鱼骨图法,较为适用,目前这是首次采用该方法进行井喷失控事故致因分析。从物的因素、人的因素、管理因素、环境因素四个方面,深入研究了井喷失控事故的致因因素,为制定井喷失控事故安全管理对策提供了理论基础。在井喷失控中,人的因素贯穿钻井活动的始末,所以进行了人的可靠性分析,采用贝叶斯方法,贝叶斯方法是根据先验分布和样本信息得到后验分布,对于先验分布,对可靠性数据的获取要求不高,如果没有客观资料,可以完全采用主观方法确定。建立了贝叶斯网络的人因可靠性因果层次模型,给出了进行可靠性分析的具体思路。(2)复杂地形重气扩散模型通常由于本身分子量比空气平均分子量大、气体温度低、气体中有液态喷雾存在或者环境温度太低等原因,使得气体的密度大于空气,这样的气体在大气中的扩散,不同于高斯扩散,具有明显的沉降现象,称为重气扩散。H2S具有毒性,相对密度为1.189。根据开县特大井喷事故的人员和动物的伤亡分布情况,可以看出,高含硫天然气发生井喷失控事故时,H2S的沉降现象非常明显。所以,可以把天然气中的H2S作为研究对象,考虑它的重气效应,求解其在复杂地形条件下的重气扩散过程。重气扩散的模型组成为下图所示。对于瞬时释放,改进箱模型,适用于斜坡地形,模型中需要坡地风场输入。对于连续释放,复杂地形条件下,采用Monte-Carlo模型,模型中包含被动扩散情况、密度稍大于空气(即空气密度不能忽略)的情况和密度远大于空气(即空气密度可以忽略)的情况,当模型考虑卷吸效应时,重气密度随扩散逐渐减小,当气体密度小于空气时,扩散转化为被动扩散。Monte-Carlo模型中需要复杂地形风场输入。并分别用不同方法进行模拟计算,由于复杂地形的存在,风场不再是均匀场,风场的改变,则重气物质的扩散过程也变得复杂起来,与平坦地形上的重气扩散差别较大。a)适用于斜坡的改进箱模型风对重气体物质的浓度分布的第一个作用是整体输送；第二个作用是冲淡稀释。所以,重气云团在斜坡上的运动过程分解为两个阶段：第一阶段,以平坦地形箱模型为基础的重气稀释模型。结合风对云团的稀释和输送作用,重气云团做负浮力扩散,在模型中特征参数分布引入相似分布。顶部湍流动能来自三个方面：云团和环境流体速度不同,引起的剪切所产生的湍流；重气云团在地面移动产生的湍流；在大气边界层中产生的湍流。顶部夹卷速率采用TWODEE模型中对Eidsvik的改进方法。通过重气云团的稀释模型,可以得到云团的质量、密度、外形尺寸、夹卷空气质量以及云团内危险物质浓度等随时间的变化情况。第二阶段,重气云团作为一个整体,风对云团在斜坡上的整体输送模型。通过重气云团的稀释模拟,可以得到重气云团的质量、外形尺寸等参数,用于整体输送模型的计算。通过重气整体输送模型,可以得到云团的运动速度、距离等随时间的变化情况。b)复杂地形重气扩散模型对于复杂地形上的重气扩散,采用Monte-Carlo方法进行模拟。Monte-Carlo方法,首先要建立一个随机模型,然后确定随机变量的概率分布,做足够多的随机试验——过程模拟,对实验结果进行统计分析,根据大数定律,问题的解的近似估计值就是观测值的平均值。单个气体分子、微团、粒子、或者足够小的气包在风场的输送过程中,一方面微团粒子受到风的平均风速的平流输送,另一方面,由于风具有随机性,自然风是一种平均风速与瞬间激烈变动的湍流相结合的风,所以,在这个过程中微团粒子的运动也是具有随机性质的,是一种随机过程,从而可以采用Monte-Carlo模拟方法来模拟这一过程。模型的构建考虑了三种情况：①对于气体密度小于空气的情况,微团粒子的运动是平均风场和随机部分的组合。②对于气体密度稍大于空气的情况,空气密度不能够被忽略,在第一种情况的基础上,同时又在微团粒子的运动中引入了重力效应,从而构建出重气扩散模型。在重气扩散模型中,如果考虑卷吸效应,则可以假设微团是一个足够小的小气包,且小气包的膨胀尺度远远小于风的湍涡尺度,那么可以考虑小气包的卷吸效应,在重气的扩散过程中,随着卷吸的进行,小气包密度会逐渐减小,最后就转化为了非重气扩散。③对于气体密度远远大于空气的情况,则空气的密度可以忽略,在粒子的运动过程中引入粒子的重力作用,建立重气扩散模型。模型中的湍流参数,采用了经验公式；风场采用符合质量守恒的诊断模式,需要先采集观测点数据,然后在空间进行水平和垂直插值,垂直插值是按照风速廓线公式,水平插值采用考虑了地形起伏因子的权重系数,从而得到了初始风场。采用变分法对初始风场进行调整,得到了符合质量守恒的诊断风场。最后采用目前国际上比较成熟的软件HYSPLIT进行了重气的扩散模拟,主要是设置沉降速度来确定重气效应。(3)山区高含硫天然气井喷失控事故风险分析首先对风险分析的基本理论进行了深入研究,对风险的定义、特征以及风险分析的内容都进行了介绍。然后将风险分析模型MEVIP模型应用于井喷失控事故的风险分析,模型要素有事故强度I、脆弱性V、事故发生概率P、宏观管理因子M和应急能力因子E,对各个要素进行了分析,并研究了其计算方法。虽然有研究者采用了该模型方法(MEVIP模型)应用于工业园区的风险评价,在井喷失控事故的风险分析中应用该模型方法还属于首次。对井喷失控事故的工艺过程安全系统进行了可靠性分析,主要采用了蝶形图的方法,中间为关键事件——井喷失控事故,左边为事故树原因分析,右边为事件数结果分析。建立了井喷失控事故的蝶形图,选取了其中的一个险情演变进行了研究,是一个典型的喷漏同存的井喷失控事故,造成了毒气云的后果,对其中的每一项的安全屏障进行了研究,为井控工作以及事故后果控制提供了思路和方法。虽然有研究人也采用了蝴蝶结模型分析井喷失控,但是他对于原因的分析并不是采用的事故树方法,对于结果的分析也不是事件树,他只是简单给出了原因和结果,然后对个原因和结果进行屏障。最后,对井喷失控事故中的有毒气体的中毒伤害进行了研究。研究了剂量和反应的关系,深入讨论了毒性气体中毒评价标准,建立了反应剂量曲线模型,研究了急性中毒评估方法。(4)复杂地形高含硫天然气井喷失控事故应急响应首先,分析了符合复杂地形高含硫特征的开县特大井喷事故中的应急救援存在的问题。然后,构建了复杂地形条件下的高含硫天然气井喷失控事故的应急救援体系,对其中的每一个部分都进行了详细的研究。然后,对高含硫天然气井喷失控事故应急响应机制做了研究。分析了制定应急响应机制的原则,给出了天然气井喷失控事故应急响应程序／机制,分析了其中的关键步骤事故报警、应急响应等级制度、应急避灾。对响应等级的确定采用了基于风险的事故分级,对应与事故不同的等级采用不同的应急级别,最后给出了考虑事故风险的响应级别判断表,考虑了事态趋势之后,对于趋势严重的事故,其应急启动级别要采用更高一层次的响应。
参考文献：
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[2]. 压力水射流装置通风驱散稀释重气泄漏技术研究[D]. 蔡进. 江苏大学. 2016
[3]. 有毒重气扩散数值型优化与三维仿真研究[D]. 郑家琪. 北京交通大学. 2017
[4]. 用于化学事故应急反应的大气扩散数值模拟研究[D]. 安宇. 北京化工大学. 2007
[5]. 气体释放源的三维瞬态重气扩散模型及数值研究[D]. 胡世明. 北京化工大学. 2000
[6]. LNG重气连续点源泄漏扩散的数值模拟研究[J]. 王海蓉, 马晓茜. 天然气工业. 2006
[7]. 重气扩散的数值模拟模型验证[J]. 魏利军, 张政, 胡世明, 吴宗之. 劳动保护科学技术. 2000
[8]. 重气扩散过程的数值模拟[D]. 魏利军. 北京化工大学. 2000
[9]. 事故性泄漏动力学过程的理论与实验研究[D]. 潘旭海. 南京工业大学. 2004
[10]. 复杂地形条件下的重气扩散研究[D]. 曾喜喜. 中国地质大学. 2012
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