【摘要】：近年來隨著我國能源消費水平不斷提升,環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。氫能作為一種高效、無污染的新式能源,正逐漸被人們所重視。其中氫燃料電池汽車及其基礎(chǔ)設(shè)施加氫站是氫能應(yīng)用的重要發(fā)展方向。由于氫氣屬易燃易爆氣體,氫燃料電池汽車及加氫站中的高壓儲氫設(shè)備一旦發(fā)生泄漏就極有可能造成燃燒或爆炸事故。對高壓氫氣在受限空間泄漏進行研究是氫燃料電池汽車及加氫站得以推廣的必要前提。本文利用CFD對高壓氫氣在例如車庫及加氫站的受限空間內(nèi)發(fā)生泄漏事故的情況進行模擬,主要研究內(nèi)容如下:(1)基于真實車庫體積及高壓儲氫罐泄漏速度,對受限空間內(nèi)高壓氫氣泄漏過程進行了模擬。探究了是否存在障礙物、不同泄漏位置及不同通風(fēng)口布置方式對泄漏過程中空間內(nèi)氫氣濃度分布和壓力峰值的影響。(2)對泄漏結(jié)束后空間內(nèi)氫氣向外界擴散的過程進行了模擬,明確了通風(fēng)口布置方式對氫氣向外界環(huán)境擴散的影響。隨后結(jié)合泄漏初期的模擬結(jié)果,為氫燃料電池汽車車庫提供了較為合適的通風(fēng)口布置方案。(3)對一日加氫能力為100 kg的加氫站進行了三維建模。該加氫站在設(shè)計過程中參照了NFPA的防火設(shè)計規(guī)范。并模擬了加氫站不同設(shè)備處高壓氫氣泄漏后可燃?xì)庠飘a(chǎn)生、流動及消散過程。(4)探究了泄漏環(huán)境復(fù)雜度和環(huán)境風(fēng)速等因素對可燃?xì)庠屏鲃蛹跋⒌挠绊?并指出在儲氫區(qū)域周圍設(shè)立圍墻的優(yōu)點與缺點。本文的研究成果可以為今后氫燃料電池汽車車庫的設(shè)計提供指導(dǎo),也可為加氫站高壓氫氣泄漏研究提供借鑒,或為加氫站量化風(fēng)險評估提供數(shù)據(jù)支持。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK91
【圖文】：

這一結(jié)論與Ｇｕｐｔａ等人結(jié)論相同，即空間內(nèi)最大氫氣濃度更多取決于氫氣泄漏總逡逑量而非氫氣泄漏速度。隨后實驗還將空間內(nèi)氫氣體積濃度分別處于１３．３％、１５．２％逡逑及２９．３％時點燃，如圖１．１所示，并記錄了混合燃?xì)怏w燃燒過程中空間內(nèi)壓力變逡逑化。逡逑喊，嚷ｉ逡逑圖１．１不同氫氣體積分?jǐn)?shù)點燃情況及墻體損壞情況［２２］逡逑由于氫氣易燃易爆，具有較高危險性，且車庫空間較大，因此進行受限空間逡逑內(nèi)氫氣泄漏實驗成本較高。相較之下利用計算流體力學(xué)（ＣＦＤ）軟件進行空間內(nèi)逡逑氫氣泄漏的模擬，不僅可以節(jié)約研宄成本，還可以提供更為直觀的結(jié)果以幫助研逡逑究。Ｓｗａｉｎ［２３］等人在２００３年利用ＣＦＤ與氫氣風(fēng)險評估方法（ｈｙｄｒｏｇｅｎ邋ｒｉｓｋ逡逑ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ）相結(jié)合的方式模擬了氫氣在較小空間內(nèi)發(fā)生泄漏的情況，并逡逑展示了氫氣在空間內(nèi)的流動情況。Ｚｈａｎｇ［２４】等利用ＣＦＤ軟件及雙層理論模型模逡逑擬了氫氣在車庫內(nèi)泄漏的情況，并與實驗結(jié)果進行了對比。結(jié)果顯示ＣＦＤ相較逡逑雙層理論模型更好的預(yù)測出了車庫上半空間氫氣云團的增長。同時結(jié)果顯示通風(fēng)逡逑口處氣體流動速度除泄漏初始階段外基本不隨時間發(fā)生變化。１１卻」１［２５］等人利用逡逑ＣＦＤ軟件對Ｐｈｔｓ等人的氫氣泄漏實驗進行了模擬，結(jié)果顯示ＣＦＤ模擬數(shù)據(jù)與實逡逑驗結(jié)果吻合良好。同時還對采用不同湍流模型得出的模擬結(jié)果進行了對比，相較逡逑之下標(biāo)準(zhǔn)？模型可提供較好的模擬結(jié)果

際氫氣泄漏質(zhì)量流量高于式（１．５）計算結(jié)果時，空間內(nèi)就會出現(xiàn)壓力峰值現(xiàn)象。逡逑Ｓｈｅｎｔｓｏｖ等人給出了壓力峰值與通風(fēng)口邊長關(guān)系圖以便快速確認(rèn)空間內(nèi)是否存逡逑在壓力峰值現(xiàn)象，如圖１．３所示。逡逑１１逡逑

僅可以科學(xué)評估某一事故的危害，更可直接參與安全標(biāo)準(zhǔn)的制定［３８］。量化風(fēng)險評逡逑價主要包括四個部分，分別為危險辨識、概率分析、后果評估及風(fēng)險度量，其流逡逑程如圖１．６所示。目前己有對加氫站進行量化風(fēng)險評價的研究【３９＿４１］，并成功得出逡逑了加氫站事故影響范圍及不同風(fēng)險概率云圖，說明量化風(fēng)險評價可對加氫站安全逡逑規(guī)范的制定提供幫助。逡逑風(fēng)險辨識丨逡逑概率邋＾析｜邐｜后果＞估逡逑風(fēng)險ｆ量逡逑與風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)進行對比逡逑圖１．６量化風(fēng)險評價簡要流程逡逑在量化風(fēng)險評價中，后果評估是重要環(huán)節(jié)之一。后果評估通常采用實驗、理逡逑１４逡逑

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8 師強;郭勇;;冶金企業(yè)受限空間作業(yè)的安全技術(shù)措施[A];2011年全國冶金安全環(huán)保學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2011年

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6 游波;深井受限空間物理實驗系統(tǒng)研發(fā)與安全人因參數(shù)實驗研究[D];中南大學(xué);2014年

7 宗若雯;特殊受限空間火災(zāi)轟燃的重構(gòu)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

8 丁懷;受限、多孔及活性等復(fù)雜環(huán)境中擴散動力學(xué)的理論研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

9 陳呂義;細(xì)水霧抑制受限空間轟燃的實驗與理論研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

10 李曉茹;受限空間內(nèi)一維納米材料的制備與生長機理研究[D];青島大學(xué);2010年

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3 李桂杰;LNG場站爆炸特征分析及后果緩解技術(shù)研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2017年

4 盧小維;地下受限空間火災(zāi)演化規(guī)律的研究[D];沈陽建筑大學(xué);2015年

5 吳學(xué)武;基于碳納米管受限空間中有機發(fā)光材料的制備與研究[D];蘇州大學(xué);2017年

6 于力;受限空間天然氣泄漏擴散和爆炸的數(shù)值模擬[D];首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué);2011年

7 李晨旭;受限空間起重機方案研究與設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2015年

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9 莊鎮(zhèn)展;分子在二維受限空間擴散的分子動力學(xué)模擬研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2017年

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