不同风速条件下井喷失控火灾的数值模拟
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图 １ 几 何 模 型
井 喷 后 大 量 可 燃气 体 （ 甲烷 、 乙烷 等 ） 井 口喷 出 ， 从 如 果 在 井 口被 点燃 则 形 成 喷 射 火 ， 以热 辐 射 方 式 迅 速 危 并 及 现 场 。当 火灾 产 生 的 热 辐 射 强 度 足 够 大 时 ， 使 周 围 可
轴 正 方 向为 风 向 ， ｚ轴垂 直地 面 向上 。在 此 坐标 系 上 建 立 的 几 何 模 型 为 半 径 １ ０ｍ、 １ ０ ｍ 的 圆柱 体 ， ０ 高 ０ 圆 柱 体 中心 轴 和 井 简 轴 线 与 ｚ轴 同轴 ， 口离 地 面 高 度 ＾ 井 一
１ １井 口直径 一 １７ ８ｍｍ。对 所 建 立 的 几 何 模 型 进 ０１， ＂ Ｉ ７．
行 网格 划 分 。采 用 有 限 体 积 法 非 结 构 网 格 离 散 计 算 区 域， 网格 为 四面 体 单 元 ， 大 网格 尺 寸 ５ ｍ， 成 控 制 单 最 生
元约 ４ ２万 个 。 １ ２ 定 解 条 件 ．
研 究 风 对 井 喷 失 控 喷 射火 的影 响显 得 尤 为 重 要 。
笔 者 采 用 Ｃ Ｄ 方法 ， 据 井 场 具 体 工 况 和 气 象 条 件 Ｆ 根 对 井 场 火 灾 进行 数 值 模 拟 ， 究 不 同 风 速 条 件 下 井 喷 失 研 控 着 火 温度 场 、 辐 射 场 以及 伤 害 半 径 的 变 化 规律 。 热
ｂ ｉ ｉｇ ｗｈ ｓ ｅｇ ｔ ｅ ｃ ｅ ｓ １ ．Ａｎ ｈ ｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｔ ｅ ｕ ｌ ｎ ｏ ｅｈ ｉ ｈ ｘ ｅ ｄ ｍ ｄ ０ ｄ ｔ ｅ ｓ ａ ｉ ｔ ｆ ｓｅ ｌ ｉ
的物 体燃 烧 或变 形 ， 烈 的 热 辐 射 可 能 烧 毁 设 备 甚 至 造 强
成 人 员 伤 亡 等 。风 的大 小 和 方 向是 影 响 井 喷 着 火 伤 害 后 果 的 重 要 因 素 之 一 ， 速 大 小 直 接 关 系 到 天 然 气 和 空 气 风 的混 合 速 度 、 体燃 烧 速 度 以及 热 量 的散 失 速度 。因此 ， 气
１ 物 理 模 型及 定 解 条 件
１ １ 物 理 模 型 ．
喷 失控 喷 射 火进 行 数 值 模 拟 ， 究 风速 变 化 对 井喷 失控 喷 射 火 研
温度 场 、 辐 射 场 、 热 火焰 高度 及 伤 害半 径 的 影 响 。结 果 表 明 ： 喷
射 火 高度 在 风 力 Ｏ ２ 时基 本 不 变 ， 力 ２ ８级 时 呈 双 曲 线 ～ 级 风 ～
关 键 词 ： 喷 失 控 ； 度 场 ； 焰 高度 ； 害 半 径 ； 值 模 井 温 火 伤 数
拟 ； 速 风
中 图分 类 号 ： １ ． ＴＫ１ １ Ｘ９ ３ ４， ２
文 献标 志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ９ ０ ９ ２ １ ）２ ０ ６ ６ １ ０ —０ ２ （ Ｏ Ｏ １ —１ ４ —０
在 进 行 数 值 求 解 之 前 ， 对 物 理 模 型 进 行 初 始 及 边 需 界 条 件 设 定 ， 界 条 件 包 括 井 口边 界 、 进 口边 界 、 边 风 自由
边界 、 面边界 。 壁
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≯ ≥ 霉辫 膊： 珊பைடு நூலகம் － ＿
不 同风速 条 件 下 井 喷 失 控 火 灾 的数 值 模 拟
雷 文章 李 占稳 ， （ 中国石 油集 团 安 全环保 技 术研 究院 ， 北京 １ ０ ８ ） ０ Ｏ ３
摘 要 ： 用 计 算 流 体 动 力 学 方 法 对 不 同风 速 条 件 下 的 井 采
Ｔｈ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｆｓ ｅ ｌｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉｅ ｅ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｅ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｒｓ ｉ ｈ ａ ｇ —ｐ ｃ ｕ ｌ ｉ ｇ ｂ ｓ ｄ ｎ ｔ ｅ ｌ ｒ ｅ ｓ ａ ｅ ｂ ｉｄ ｎ ａ ｅ
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建 立 图 １所 示 的直 角 坐 标 系 。
规 律 降低 ； 害 范 围 在 无 风 条 件 下 呈 近 似 圆形 分 布 ， 有 风 条 伤 在
件 下呈 近 似 椭 圆 形 分 布 ； 风 速 增 大 伤 害 半 径 存 在 一 个 峰 值 随 点 ， 险 区 伤 害 半 径峰 值 在 １ ２级 风 之 间 ， 死 区 、 伤 区 、 危 ～ 致 重 轻 伤 区伤 害 半径 峰 值 在 ２ ４级风 之 间 。 ～
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井 喷 后 大 量 可 燃气 体 （ 甲烷 、 乙烷 等 ） 井 口喷 出 ， 从 如 果 在 井 口被 点燃 则 形 成 喷 射 火 ， 以热 辐 射 方 式 迅 速 危 并 及 现 场 。当 火灾 产 生 的 热 辐 射 强 度 足 够 大 时 ， 使 周 围 可
轴 正 方 向为 风 向 ， ｚ轴垂 直地 面 向上 。在 此 坐标 系 上 建 立 的 几 何 模 型 为 半 径 １ ０ｍ、 １ ０ ｍ 的 圆柱 体 ， ０ 高 ０ 圆 柱 体 中心 轴 和 井 简 轴 线 与 ｚ轴 同轴 ， 口离 地 面 高 度 ＾ 井 一
１ １井 口直径 一 １７ ８ｍｍ。对 所 建 立 的 几 何 模 型 进 ０１， ＂ Ｉ ７．
行 网格 划 分 。采 用 有 限 体 积 法 非 结 构 网 格 离 散 计 算 区 域， 网格 为 四面 体 单 元 ， 大 网格 尺 寸 ５ ｍ， 成 控 制 单 最 生
元约 ４ ２万 个 。 １ ２ 定 解 条 件 ．
研 究 风 对 井 喷 失 控 喷 射火 的影 响显 得 尤 为 重 要 。
笔 者 采 用 Ｃ Ｄ 方法 ， 据 井 场 具 体 工 况 和 气 象 条 件 Ｆ 根 对 井 场 火 灾 进行 数 值 模 拟 ， 究 不 同 风 速 条 件 下 井 喷 失 研 控 着 火 温度 场 、 辐 射 场 以及 伤 害 半 径 的 变 化 规律 。 热
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的物 体燃 烧 或变 形 ， 烈 的 热 辐 射 可 能 烧 毁 设 备 甚 至 造 强
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１ 物 理 模 型及 定 解 条 件
１ １ 物 理 模 型 ．
喷 失控 喷 射 火进 行 数 值 模 拟 ， 究 风速 变 化 对 井喷 失控 喷 射 火 研
温度 场 、 辐 射 场 、 热 火焰 高度 及 伤 害半 径 的 影 响 。结 果 表 明 ： 喷
射 火 高度 在 风 力 Ｏ ２ 时基 本 不 变 ， 力 ２ ８级 时 呈 双 曲 线 ～ 级 风 ～
关 键 词 ： 喷 失 控 ； 度 场 ； 焰 高度 ； 害 半 径 ； 值 模 井 温 火 伤 数
拟 ； 速 风
中 图分 类 号 ： １ ． ＴＫ１ １ Ｘ９ ３ ４， ２
文 献标 志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ９ ０ ９ ２ １ ）２ ０ ６ ６ １ ０ —０ ２ （ Ｏ Ｏ １ —１ ４ —０
在 进 行 数 值 求 解 之 前 ， 对 物 理 模 型 进 行 初 始 及 边 需 界 条 件 设 定 ， 界 条 件 包 括 井 口边 界 、 进 口边 界 、 边 风 自由
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不 同风速 条 件 下 井 喷 失 控 火 灾 的数 值 模 拟
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件 下呈 近 似 椭 圆 形 分 布 ； 风 速 增 大 伤 害 半 径 存 在 一 个 峰 值 随 点 ， 险 区 伤 害 半 径峰 值 在 １ ２级 风 之 间 ， 死 区 、 伤 区 、 危 ～ 致 重 轻 伤 区伤 害 半径 峰 值 在 ２ ４级风 之 间 。 ～
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