毒性重气泄漏事故，如液氯泄漏，是经常发生且危害较大的一类事故。由于重气的密度大于空气，泄露后先重力下沉而后沿地面扩散，因此对泄露源周边的人员环境安全形成威胁，有可能造成大量人员中毒伤亡。泄漏事故的控制越来越受到社会重视，然而数据的缺乏限制了人们定量化的风险评估及科学有效的预防措施制定。与现场试验和风洞试验相比，利用数学模型模拟获得数据是必要而相对成本较低的一种途径。在各类模型中，CFD模型最具优势：其方程是物理学的基本守恒方程；能很好的描述重气下沉和在大气湍流运动中扩散的物理现象，具有广泛的通用性；能对有复杂障碍物或明显地形变化的扩散过程直接进行模拟，具有更广的适应性。因此，本文采用CFD模型研究重气扩散过程规律。本文共分八章，其中： 第一章为前言。对毒性气体泄漏扩散过程研究的目的和意义进行概述，并对重性毒气泄漏扩散过程作了描述和简要介绍。 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详细介绍，并对比分析了各自的优缺点。在此基础上，提出本文研究内容。 第三章为重气扩散过程的数值模拟模型。对基于CFD的气相流动和扩散的控制微分方程和几种常用湍流流动模型以及计算所需定解条件进行了简要介绍。 第四章为重气扩散过程数值模拟计算方法。介绍了CFD数值求解控制方程的方法和一般步骤。对计算区域选择原则，网格划分方法进行简单介绍；对微分方程离散的有限体积法和压力．速度耦合的SIMPLE算法进行了详细介绍；对时间离散和计算收敛策略使用的变量松弛方法及常见源释放的处理方法等进行简要介绍；给出了数值求解计算的一般性步骤与框图。 第五章为模型验证。采用本文提出的模型和算法，对Thomey Island Trial 008试验进行了数值模拟，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。 第六章为模型在重气扩散过程的风险分析应用。应用CFD模型结合HSE的毒性负荷模型，以Thomey Island Test Phase I trai1008为场景，以氯气为释放气体，对不同风速下重性毒性气体在平坦地面上瞬时泄漏扩散过程，进行了浓度场和毒性负荷场时空分布发展过程的模拟。对过程风险分析进行了细致研究，对30分钟时的危险等级区域进行了划分。研究表明，计算得到的浓度场分布和毒性负荷场分布发展过程较好为风险分析与事故后果的评价提供动态数据支持，与其他研究单纯采用30分钟浓度场进行伤害等级划分的风险评估方法相比，有利于制定更加合理的安全预防措施。 第七章为模型在真实复杂场景中的应用。应用前面建立的模型和算法模拟计算了上海某化工厂区实际建筑群存在情况下可能的泄漏事故。对实际建筑群中局部有序区域特征大气流动情况进行了模拟；对全场受建筑群影响的大气流动停留时间分布进行了计算，并作安全意义上的分析。分别对氯气连续泄漏30分钟内的浓度场和毒性负荷场进行了计算，对不同浓度的影响区域进行了计算；结合建筑物分布特点下的速度场，对浓度主体分布的简要分析。研究表明：大气流动的狭管效应对氯气扩散有一定的主导作用，近源且大气停留时间长的地方是最危险的区域。 第八章为本文研究工作结论。