危險品泄漏的風(fēng)洞實驗與數(shù)值模擬

前言

　　城市人口稠密，建筑物密集，危險品尤其是重氣一旦在城市發(fā)生泄漏，就會造成巨大的損失。雖然近年來人們對重氣造成的危害非常重視，進(jìn)行過重氣擴(kuò)散過程的數(shù)值模擬和風(fēng)險分析，但在高原山區(qū)氣候條件下還未開展過城市重氣泄漏擴(kuò)散的風(fēng)洞實驗和數(shù)值模擬方面的研究工作。高原山區(qū)城市由于地面粗糙度大，氣壓又較低，其擴(kuò)散行為有其獨特的一面，開展這方面的研究十分必要?！　”緯愿咴絽^(qū)城市一云南省個舊市區(qū)為研究對象，在個舊市區(qū)局地流場特征研究中，以小球測風(fēng)法觀測了現(xiàn)場不同高度的風(fēng)速，得出不穩(wěn)定、中性和穩(wěn)定條件下的風(fēng)廓線指數(shù)，結(jié)果表明，山區(qū)城市的風(fēng)廓線指數(shù)較大?！　∫?：1000的比例制作個舊市城區(qū)及周邊地區(qū)模型，采用現(xiàn)場風(fēng)廓線的觀測結(jié)果調(diào)整風(fēng)洞流場，通過調(diào)節(jié)速度分布器、布置粗糙元段和調(diào)整風(fēng)欄，使風(fēng)廓線指數(shù)達(dá)到目標(biāo)值。通過布置不同間隔的測點考察不同地形下的風(fēng)速變化情況，實驗’結(jié)果表明，由于城市復(fù)雜的地形和密集的建筑群，使得同一高度下各測點的風(fēng)速和不同測點的風(fēng)廓線指數(shù)存在較大的差異，通過分析下風(fēng)軸線上的風(fēng)場特征，結(jié)果表明過山氣流和地物的黏滯等作用對流場的影響較大?！　∈聚檶嶒灢捎靡苑?2，為示蹤劑，采甩扇形布點的方法對下風(fēng)向不同點位進(jìn)行采樣分析。為了示蹤實驗的順利進(jìn)行，開發(fā)了一個快速分析示蹤劑氟利昂12含量的氣相色譜分析方法，峰高的定量效果略好于峰面積。

內(nèi)容概要

　　危險品泄漏事故會造成巨大的損失，確定危險物質(zhì)泄漏可能造成的影響程度和范圍，對于擬定重大突發(fā)性污染事故的應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場救護(hù)方案以及指導(dǎo)緊急救災(zāi)等都具有重要的理論價值和實踐意義?！段ｋU品泄漏的風(fēng)洞實驗與數(shù)值模擬》針對危險品泄漏后造成的影響程度和范圍進(jìn)行了風(fēng)洞示蹤實驗與數(shù)值模擬方法的探索及研究。全書共分7章，主要包括小球測風(fēng)、現(xiàn)場風(fēng)廓線的風(fēng)洞還原、風(fēng)洞示蹤實驗、危險風(fēng)速確定、數(shù)值模擬、重氣擴(kuò)散的影響因素分析等?！　　段ｋU品泄漏的風(fēng)洞實驗與數(shù)值模擬》可供環(huán)境工程、安全工程的工程技術(shù)人員和高等院校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。

書籍目錄

1 緒論1.1 目的及意義1.2 重氣泄漏的現(xiàn)狀1.2.1 現(xiàn)場實驗1.2.2 風(fēng)洞模擬實驗1.2.3 數(shù)學(xué)模型1.3 評價與展望2 實驗方法及裝置2.1 實驗方法2.1.1 風(fēng)洞模擬的基本理論2.1.2 風(fēng)洞模擬的相似準(zhǔn)則2.1.3 中性大氣邊界層的近似模擬2.2 實驗裝置2.2.1 風(fēng)洞及模型構(gòu)建2.2.2 風(fēng)洞的調(diào)試3 現(xiàn)場觀測3.1 觀測地概況3.1.1 自然環(huán)境3.1.2 氣候氣象及污染氣象特征3.1.3 重氣源分析3.2 現(xiàn)場風(fēng)廓線的觀測3.2.1 觀測儀器和材料3.2.2 觀測方法3.2.3 氣象特征3.3 觀測結(jié)果3.4 風(fēng)廓線指數(shù)對大氣污染物預(yù)測濃度的影響4 風(fēng)洞實驗4.1 流場調(diào)試4.1.1 實驗方法4.1.2 風(fēng)洞現(xiàn)場觀測對照點流場調(diào)試4.1.3 實驗結(jié)果與分析4.2 重氣擴(kuò)散示蹤實驗4.2.1 實驗方法4.2.2 分析方法4.2.3 示蹤實驗結(jié)果分析5 重氣擴(kuò)散過程的數(shù)值模擬5.1 重氣流動和擴(kuò)散過程的基本微分方程5.1.1 氣相流動和擴(kuò)散的控制微分方程5.1.2 湍流流動模型5.1.3 近壁處理5.2 微分方程的通用形式5.3 定解條件5.3.1 求解區(qū)域的確定5.3.2 初始條件5.3.3 邊界條件5.3.4 進(jìn)口風(fēng)速與溫度的分布5.3.5 大氣邊界層相似理論5.4 重氣擴(kuò)散過程數(shù)值模擬計算方法5.4.1 求解區(qū)域的網(wǎng)格化5.4.2 微分方程的離散化形式5.4.3 速度與壓力耦合的處理方法5.4.4 變量迭代的松弛5.4.5 泄漏源的處理5.4.6 計算步驟及框圖5.5 模型驗證5.5.1 實驗條件5.5.2 計算步驟5.5.3 模擬結(jié)果比較與分析6 重氣擴(kuò)散的影響因素分析6.1 引言6.2 重氣密度對重氣擴(kuò)散的影響6.3 大氣穩(wěn)定度對重氣擴(kuò)散的影響6.4 大氣壓對重氣擴(kuò)散的影響6.5 氣溫對重氣擴(kuò)散的影響7 結(jié)論與建議7.1 結(jié)論7.2 主要創(chuàng)新點7.3 建議附錄重大危險源參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　重氣泄漏擴(kuò)散事故具有突發(fā)性強、危害性大、行為復(fù)雜等特點，這些嚴(yán)酷的事實表明，對重氣泄漏擴(kuò)散方面的研究，對其擴(kuò)散規(guī)律采用適當(dāng)?shù)哪M試驗進(jìn)行描述，深入開展重氣事故性泄漏過程數(shù)學(xué)模型研究，從而確定危險物質(zhì)泄漏可能造成的影響程度和范圍，這些對相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的制定，重大突發(fā)性污染事故的應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場救護(hù)以及建設(shè)項目的安全、環(huán)境評價、科學(xué)預(yù)防事故性泄漏的發(fā)生、指導(dǎo)緊急救災(zāi)等都具有重要理論價值和實踐意義。個舊市為預(yù)防危險物質(zhì)泄漏對環(huán)境造成的影響，迫切需要危險品泄漏的風(fēng)險評估與應(yīng)急預(yù)案方面的技術(shù)支撐條件。國家863計劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域辦公室于2007年9月28日發(fā)布“關(guān)于發(fā)布863計劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域重大環(huán)境污染事件應(yīng)急技術(shù)系統(tǒng)研究開發(fā)與應(yīng)用示范’重大項目第一批課題申請指南的通知”中的課題5——突發(fā)性大氣污染事件模擬與風(fēng)險控制技術(shù)即與此研究相關(guān)?！　τ谏婕坝写罅坑卸居泻ξｋU物質(zhì)的生產(chǎn)或儲存裝置，一旦發(fā)生事故性泄漏，便會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，不僅源區(qū)內(nèi)部，而且鄰近地區(qū)人員的生命和環(huán)境都將遭受巨大的損失。以往發(fā)生的災(zāi)難性事故案例的嚴(yán)酷事實證明，對事故性重氣泄漏過程進(jìn)行研究刻不容緩。同時，該研究也是建立和完善社會防災(zāi)體系及城市減災(zāi)工作的重要內(nèi)容之一。因此，本書內(nèi)容不僅具有重要的理論價值，而且還具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會意義?！　「咴絽^(qū)城市由于地面粗糙度大，氣壓又較低，其擴(kuò)散行為有其獨特性的一面。本書以高原山區(qū)中小城市個舊作為研究對象，在風(fēng)洞中模擬個舊市城區(qū)流場，并考慮不同氣象條件的影響，采用CFD模擬城區(qū)事故性重氣連續(xù)源泄漏擴(kuò)散。

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