化工工艺流程气体泄漏扩散仿真建模研究
当化工工艺流程中发生危险气体泄漏事故时，对危险气体泄漏后的扩散情况进行仿真建模是研究的重点方向。我们希望能够尽快得到危险气体的扩散浓度分布图，以便划分出事故危险区域，对处于危险区域的人员进行及时疏散，保障人员生命健康安全。计算流体力学软件Fluent凭借其强大的模型仿真能力，广泛应用于气体扩散等相关问题的研究，能够对气体扩散过程进行较为精确的模拟，但是其计算量较大，模型较为复杂，计算时间长，不能满足及时的获取气体浓度相关数据的要求。 本课题的研究基于一套北京化工大学自主研发的化工危险工艺仿真实训系统，本研究着力于设计并实现仿真系统中危险气体泄漏扩散模块的相关功能，展开了对危险气体扩散进行仿真建模的技术研究，针对Fluent软件不能及时的获取气体浓度相关数据的问题，提出了一种使用Matlab软件,通过选取合适的气体扩散模型进行数值模拟分析来获得结果的方法,以合成氨工艺中氨气的泄漏扩散为例，探究基于Matlab的气体扩散仿真模型在危险气体浓度区域划分方面的可行性。结果表明:所提方法是可行的，在划分危险区域方面可得到接近Fluent软件的分析结果，并且计算速度要远快于Fluent,可以较好的满足系统相关功能需求。 为了进一步提高Matlab模型的计算精度，提出了一种将改进的高斯烟羽模型和SLAB模型相结合的方法,首先针对高斯烟羽模型的几个重要参数进行了修正，然后使用Matlab软件对改进的高斯烟羽模型和SLAB模型分别进行模拟计算，并与Fluent的模拟结果进行对比，结果表明将两模型相结合能更好的提高整体计算精度，而且划分危险区域的平均误差率较之前的模型下降了 9.1％,改进效果较好，得到的修正模型模拟出了更准确的泄漏事故影响范围，使得模型具有更高的准确性和更好的实用价值。
化工工艺流程;气体泄漏;扩散模型;仿真建模
北京化工大学
硕士
计算机技术
夏涛;华燕翔
2023
中文
TQ086.3
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）