随着我国工业建设的发展,危险化学品的生产和使用逐渐增加,由此产生的泄漏事故也越来越多。尤其是危险性气体,一旦发生泄漏,将造成严重的人员伤亡、财产损失和环境污染。本论文在对以往气体扩散模型进行对比总结的基础上,应用计算流体力学理论和FLUENT软件,对危险性气体的泄漏扩散过程进行数值模拟,研究不同初始条件下的气体扩散规律和扩散影响因素,为人群疏散和应急救援提供依据。 本论文首先对危险性气体的基本扩散理论进行了总结概括,主要包括泄漏源类型及判定方法、扩散类型及其判定方法和影响扩散的主要因素。在此基础上,按照模型的复杂程度,本文还对经验模型、箱模型、连续扩散模型、浅层模型和计算流体力学模型等现有扩散模型进行了比较,分析了各个模型的优缺点和适用条件,并最终选定计算流体力学模型来研究危险性气体的扩散规律。 计算流体力学模型是三维模型,理论上可以实现对扩散过程的真实描述,并且可用于任何泄漏场景、任何气象和地形条件。本论文首先对计算流体力学的基本控制方程、湍流方程、数值计算方法和模拟软件进行了简要介绍,然后对数值模拟的整个过程进行了详细论述。 在危险性气体泄漏扩散模拟过程中,首先以天然气泄漏为例,研究了易燃性气体在不同泄漏条件下的爆炸限范围不同,并得出不同气象条件下,泄漏源周围不同位置火灾爆炸危险的大小。然后以氯气泄漏为例,研究了有毒气体在工厂范围内的扩散问题,重点分析了连续和瞬时两种状态下,建筑物的分布对扩散过程和氯气浓度场分布的影响。最后,根据华北地区一个典型农村的真实建筑分布,应用GAMBIT软件进行了几何模型构建,应用FLUENT进行了氯气泄漏对此村庄影响的数值模拟,分别比较了连续和瞬时两种泄漏情形下氯气扩散范围的大小,可以为泄漏后的疏散和应急救援提供依据和指导。 本文所得到的模拟结果和气体扩散理论符合很好,为以后的深入研究打下了基础。