受限空间内甲苯扩散的数值模拟研究-论文.pdf

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1、峨理磷窥j受限空间内甲苯扩散的数值模拟研究邓海字。晏建波。，沈浩(1．惠州市消防支队，广东惠州516001；2．中山大学广东省消防科学技术重点实验室，广东广州510006)摘要：设计三种通风情况，对甲苯蒸气在受限空间内的点释放的c0。示踪气体的浓度分布。扩散过程进行非稳态数值模拟，分析甲苯蒸气扩散之后空间内对受限空间内的甲苯蒸气扩散进行了数值模拟，分的浓度分布以及空间各个位置在甲苯扩散过程中的浓度变化。析了在受限空间内甲苯蒸气的扩散规律及特点，对比三从模拟结果可以看出，在较低的平面，由于扩散和沉积的双重种通风条件下甲苯蒸气的扩散规～一一律及一

2、～其一洲浓一～度变一～．重化～一～～情～一况一～～一。一一一～一一～一一～脚作用，甲苯蒸气由平面中心向四周扩散。在不同的通风条件1建立模型下，甲苯扩散速度不同，空间内甲苯浓度不同，呈数量级关系。1．1建立物理模型保持通风能有效防止甲苯蒸气聚集。利用Gambit建立物理模型。建立3种物理模型，如关键词：甲苯蒸气扩散；浓度分布；浓度变化；通风条件；图1所示。受限空间的尺寸为1．5m×1．5m×1．5m，数值模拟甲苯蒸气入口为处于底面中心直径为0．2m的圆。模型中图分类号：X913．4。TK121文献标志码：A文章编号：l009—0029(2014

3、)06—0604—04a：底面甲苯蒸气进口，没有出口，相当于受限密闭空间；模型b：底面甲苯蒸气入口，中心位于(1．5，0．75，1．2)尺目前，国内外学者对于易燃液体蒸气扩散有一定的寸为0．2m×0．2m的方形出口，相当于受限空间内留有研究。肖淑衡、梁栋对厂区天然气泄漏进行了数值模拟小窗口；模型C：底面甲苯蒸气入口，中心位于(0，0．75，研究；DRBlackmore，MNHerman，JLWoodward对0．1)尺寸为0．2m×0．2m的方形空气进口，中心位于重气扩散模型进行了研究；周波、张国枢对泄漏液体在地(1．5，0．75，1．2)尺

4、寸为0．2m×0．2m的方形出口，相当面上的蔓延和蒸发过程进行了动力学分析；胡园园、王志于受限空间内形成通风环境。荣和蒋军成以丙烷为例，对易燃液体蒸气扩散进行了数1．2网格划分值模拟研究；宋黎、柯佳雄和刘峰采用基于RNGK一￡湍网格划分直接影响着计算速度和计算结果的准确流模型的CFD方法模拟了通风房间的气流运动和固定性，因此在网格划分时必须进行严格的计算。模型网格⋯⋯_·⋯_·。

5、l¨。l¨-。l¨·。l¨_‘。PIEffectsofliquidandsolidinertantsOIlcoaldustexplosionWUYi．HEYuan—

6、hua．HUANGWei—xing。～一～一一，一一一u一u一一一一_耄一～一一作者简介：伍毅(1986一)，男，四川苍溪人，中国民用航空飞行学院，主要从事粉尘爆炸过程、航空消防管理与工程领域的教学和科研工作，四川省广汉市雒城镇南昌路四段46号，618307。收稿日期：2014—02—21基金项目：广东省重点实验室专项资金资助项目(2010A060801010)604FireScienceandTechnology，June2014，Vo133，No．6采用四面体／混合网格划分方法，模型a划分的网格数为尺寸为1．450039×10m。。230

7、690，最大网格尺寸为3．784793×10m。，最小网格1．3数学模型尺寸为1．564396×10m。；模型b划分的网格数为研究甲苯蒸气在受限空间内的扩散情况，挥发过程393526，最大网格尺寸为3．943132×10m。，最小网格中空间内温度保持不变，所以需要指定质量、动量、能量尺寸为1．851648×10m。；模型c划分的网格数为守恒方程以及组分输运方程。在指定组分输运模型时选565240，最大网格尺寸为3．711658×10m。，最小网格择相应的物质混合物并在定义物质的物理性质时设置扩(a)模型a(b)模型b(c)模型c图1受限空间物

8、理模型散系数等参数。如式(1)所示，拟合r值为0．99836。1．4边界条件设置—ll_32909×10一。+8．6815×10一1．4．1甲苯挥发速度为了保证模拟情况与实际挥发情况相一致，依据受限空间模型1：1完成甲苯挥发实验，测定甲苯挥发速E度。实验所用天平型号为CP224S。密闭空间尺寸为1．．5一×m×1．5m×1．5m，蒸发皿直径为0．2m，位于底面中心处。实验温度及湿度为17℃和77。利用天平记录蒸避蛩发皿中甲苯质量的变化情况，测得甲苯的挥发速度为0．00457g／min，即7．61667×10_。kg／s，以此作为甲苯挥发速度的

9、边界条件。刚IN／min1．4．2其他边界条件图2受限密闭空间中心点甲苯摩尔浓度变化情况模型a：壁面温度保持300K不变，甲苯蒸气的温度甲苯在受限密闭空间连续挥发4