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临街餐饮店内厨房泄漏扩散及爆炸模拟研究

     
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利用FLUENT前处理模块ICEM建立典型临街餐饮店的2种泄漏扩散物理模型(模型1、2),在模型1、2基础上扩大餐饮店外部空间模拟区域,采用FLACS软件前处理器CASD建立爆炸物理模型(模型3、4)。围绕以下内容进行模拟研究:餐饮店门开闭对泄漏扩散的影响,送、排风机启停对泄漏扩散的影响,餐饮店爆炸过程分析,餐饮店门开闭对超压的影响,爆炸后果分析。研究结果表明:典型临街餐饮店内发生天然气泄漏时,餐饮店体积对天然气扩散产生影响,在泄漏流量相同的情况下,餐饮店体积越小,天然气体积分数越高。相同泄漏源条件下发生天然气泄漏,相比餐饮店门关闭,餐饮店门开启时天然气扩散速度更快,导致泄漏初始时段天然气体积分数更高。泄漏一段时间后,天然气通过餐饮店门不断扩散至餐饮店外部,餐饮店内天然气体积分数比门关闭时低。一定条件下,风机开启后20 s内可显著消除餐饮店内的可燃气云,因此合理设置送排风系统可以有效控制餐饮店内天然气泄漏事故后果。在餐饮店门关闭条件下,模型3泄漏1 h后点火,爆炸过程中压力波破坏餐饮店门,将燃烧产物泄放至外部空间,点火后574 ms产生超压峰值18 kPa以上,同时燃烧形成的热量以及燃烧产物膨胀使得计算区域内产生高速气流,爆炸计算域内最大气流速度达420 m/s。对于同一模型,无论餐饮店门开闭,餐饮店内天然气体积分数达到爆炸上限以前,点火爆炸产生的超压峰值随泄漏时间延长而增大。对于不同体积餐饮店,泄漏刚开始的一段时间内,体积较小的餐饮店内点火爆炸产生的超压更大;天然气泄漏时间较长时,体积较大的餐饮店点火爆炸产生的超压更大。人体位移伤害概率随距点火点距离的增加而逐渐减小。高速爆炸风产生的动压会使人体受到抛掷和磕碰致伤。爆炸过程中急剧燃烧产生的高温会使人体受到高温伤害、烧伤或致死。

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