中国石油大学(北京)《计算机辅助安全工程》第4章_安全模拟与仿真课件PPT
19基于FLUENT的气罐泄漏仿真在油气安全中的应用
基于FLUENT的气罐泄漏仿真在油气安全中的应用杨毅峰，樊建春，张来斌（中国石油大学安全工程实验室，北京102249）摘要：近年来，油气田地面装置、炼油厂、化工厂中的爆炸、火灾、中毒等事故频发，这些事故大多源于各种油品或其他化工介质的非正常泄漏.因此，对于介质泄漏后在环境因素影响下扩散规律的研究就显得非常重要.本文采用目前流行的流体计算软件Fluent，针对气罐泄漏进行流体泄漏数值仿真，对于指导安全评估、规避风险及防灾避灾有重要的意义.关键词：气罐；泄漏；Gambit建模；Fluent；流体动力学仿真计算中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1673-014304-0065-040引言气罐80％以上的事故起因于介质泄漏．在传统石油化工领域，关于泄漏的模拟和仿真计算大多是基于经验公式，计算误差较大．Fluent流体计算软件，针对所研究的特定空间进行建模和网格划分，根据质量守恒、动能守恒和动量守恒等理论进行较准确的模拟仿真和图形图像显示．这对于数字化分析现场各种因素，进行安全评估，确定危险区域，制定抢救措施和事故救援都具有重要的指导作用．1气罐泄漏Fluent几何模型和数学模型的建立（1）利用Fluent前处理软件GAMBIT建立欲求解问题的几何模型.GAMBIT目前是CFD(computation fluid dyna-mics)分析中最好的前置处理器，它包括先进的几何建模和网格划分方法．借助功能灵活、完全集成和易于操作的界面，GAMBIT可以显著减少CFD应用中的前置处理时间．复杂的模型可直接采用GAMBIT固有几何模块生成，或由CAD/CAE 构型系统输入．GAMBIT高度自动化的网格生成工具保证了最佳的网格生成，如结构化的、非结构化的、多块的或混合网格．（2）气罐泄漏过程仅涉及泄漏，没有发生燃烧或者爆炸，Fluent中定义数学模型为“组分输运和反应模型”.①组分输运方程：Fluent通过第i种物质的对流扩散方程预估每种物质的质量分数Y i.守恒方程采用以下的通用形式：tYi Yi—气体密度；1（N为系统内部物质组分总数，此处除去空气中氮气）种组分，分别代入该方程得到N1个未知数，N1个已解得的质量分数得到．为了使数值误差最小，第N种物质必须选择质量分数最大的物质，比如空气中的N2．②层流中的质量扩散：Y i.(2)D i,m—混合物中i组分的扩散相关系数.③湍流中的质量扩散：收稿日期：2006－03－20作者简介：杨毅峰(197166江汉大学学报（自然科学版）总第34卷D i,m+t—湍流速度；D i,m—混合物中第i种物质的扩散系数.④能量方程中物质输运的处理：对于多组分的混合流体，物质扩散导致了焓的传递．.(4)由于物质的扩散对焓场有重要的影响，因此不应该被忽略，特别是各个组分的Lewis（雷诺数）远离1时，忽略它的影响会导致很大的误差．Le i=kc p D i,m.(5)k—物质的热传导率；c p—物质的定压比热.这些方程是FLUENT求解气体泄漏问题的数学理论依据．2气罐泄漏的Fluent解决方法2.1建立球罐模型以某化工厂球罐泄漏为例子说明．如图1所示，利用Fluent6.2前处理软件Gambit2.1建立球罐的几何模型：直径10mm孔洞位于罐壁赤道线法线方向(即X正方向)．外部矩形计算域（X向长80m;Y向长40m；Z向长40m），内部球形区域是球罐，其中心距离左侧入口边界20m．由已知条件泄漏问题为单相流泄漏．2.2网格划分与检查气体泄漏后的计算域是大六面体空间刨除中间的球罐所占空间，优质的空间网格划分可以增加计算速度，节省计算时间．网格划分完成后要进行质量检查，看网格划分是否合格，网格划分越好计算精度越高．2.3边界条件设定(图2)（1）速度（绝对速度）入口：air_inlet3m/s（2）压力（表压）出口：pressure_out-front0Mpapressure_out-left0Mpapressure_out-right0Mpapressure_out-up0Mpa（3）压力（表压）入口：pressure_out-inside10Mpa2.4选择离散式求解器，隐式求解，时间选择为非稳态根据方程组进行迭代计算，检查各参数残差满足收敛条件，气罐计算模型收敛有解．3气罐泄漏Fluent的可视化求解方程组收敛后，应用Fluent的图形演示功能可以形象地研究所计算域中各种物质运动分布规律．3.1由粒子ID（种类）颜色来表示的粒子迹线图如图3所示，风向沿X轴正向，由迹线图清晰的看到泄漏口附近的甲烷迹线，甲烷喷射流初始段势流核和剪切层对其周围的空气形成了较强pressure_outlet(front left right up)wall_fieldpressure_inlet-insideair_inlet图2边界条件模型图3由计算域粒子ID颜色表示泄漏后的迹线图2006年第4期杨毅峰10，在泄漏孔中心最大速度为1830m/s ，为超音速泄漏．由容器内壁流到外壁过程中气流速度由超音速迅速变为亚音速，超音速部分在计算域中占的比例极小，这与经典泄漏理论气体泄漏速度不会超过当地音速基本上是一致的．3.4甲烷的爆炸上限为5％，下限为15％两爆炸极限等高线图和甲烷扩散最外层等高线叠加后放大如图6，甲烷爆炸极限（体积百分比）为5％~15％，所以此区域为易爆区，抢修罐体时此区域禁止有任何火源和黑金属撞击存在．3.5气罐泄漏的Fluent 求解结果与经验公式对比(1)对于这种典型的气体泄漏过程可以视为绝热过程，根据伯努利方程可以推导出如下的经验公式：Q =C dpA+1.(6)Q —气体泄漏流量，kg/s ；C d —排放系数，通常取1(圆形泄漏口)；A —泄漏口面积，m 2；p —容器内气体压力，1114575Pa ；p 0—环境压力，101325Pa；ｍｏｌ；T —容器内气体温度，298K.根据已知条件有：p =1114575Pa ，p 0=101325Pa，31.307+11图4由甲烷百分含量的颜色表示的速度矢量图图5局部放大的速度矢量图图6爆炸极限等高线叠加图7压力入口流量报告68江汉大学学报（自然科学版）总第34卷到动量守恒、湍流中的质量扩散和焓变等因素的影响．②经验公式把气体泄漏理想化为绝热过程，没有与外界的能量交换．③经验公式没有充分考虑现场空间情况比如风速、罐体大小、形状、空间相对位置等诸多因素对于计算结果的影响．因此，经验公式计算结果误差较大．4结论应用Fluent软件对气罐泄漏问题进行科学的计算，可以比较准确地计算出气罐泄漏发生后物质的泄漏形态、速度、浓度等各种属性数值及其泄漏后对周围环境的影响范围．另外，可以根据爆炸极限的包络面的运动情况对环境危险程度进行评估和分区.应用Fluent软件为泄漏过程制作动画，可以更形象地观察介质泄漏过程．这些对于指导油气田地面装置、炼油厂、化工厂、油库和储气加气站等有效地防灾避灾，制定科学的避灾抗灾策略都具有重要的现实意义和深远的指导意义．参考文献：[1]Fluent Incorporated.GAMBIT2.1tutorial Guide V olume2[M].Cavendish:Fluent Incorporated,2003.[2]Fluent Incorporated.FLUENT6.1User's Guide Volume2.[M].Cavendish:Fluent Incorporated,2003.[3]Fluent Incorporated.GAMBIT2.1Modeling Guide V olume2[M].Cavendish:Fluent Incorporated,2003.[4]Fluent Incorporated.GAMBIT2.1tutorial Guide V olume1[M].Cavendish:Fluent Incorporated,2003.[5]Fluent Incorporated.FLUENT6.1User's Guide Volume1[M].Cavendish:Fluent Incorporated,2003.[6]Fluent Incorporated.FLUENT6.1tutorial Guide V olume1[M].Cavendish:Fluent Incorporated,2003.[7]Fluent Incorporated.GAMBIT2.1Modeling Guide V olume1[M].Cavendish:Fluent Incorporated,2003.[8]Fluent Incorporated.FLUENT6.1tutorial Guide V olume2[M].Cavendish:Fluent Incorporated,2003.[9]韩占忠，王敬，兰小平.FLUENT流体工程仿真计算实例与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2004.[10]孔珑.工程流体力学[M].北京：中国电力出版社,2004.[11]袁思熙.工程流体力学[M].北京：石油工业出版社,2003.[12]齐鄂荣，曾玉红.工程流体力学[M].武汉：武汉大学出版社,2005.[13]董志勇.射流力学[M].北京：科学出版社，2005.[14]刘诗飞，詹予忠.重大危险辨识及危害后果分析[M].北京：北京理工大学出版社，2004.Application of Gas Tank Leaking Simulation Based on Fluent inOil-gas SecurityYANG Yi-feng,FAN Jian-chun,ZHANG Lai-bin(Security Engineering Laboratory,China University of Petroleum,Beijing102249)Abstract:In recent years,the accidents of explosion,fire and poisonous matter have ascending trend in oil field,refinery and chemical plant,most of the accidents due to abnormal leak.So the study of diffusion regularity of leak influenced by enviroment factor is very es the popu-lar fluid computing software-Fluent,towards the gas tank leak,carrys out the fluid leaking data simu-lation,it is meaningful to instruct security estimation,risk avoidance,disaster prevention.Key word:gas tank of oil field;leak;Gambit modeling;Fluent;fluid dynamic simulational computation。
计算机网络安全教程 修订本 (石志国 等 著) 清华大学出版社 北京交通大学出版社 课后答案
2
机传输的信息。 第5章 一、选择题 1. 打电话请求密码属于社会工程学攻击方式。 2. 一次字典攻击能否成功，很大因素上决定于字典文件。 3. SYN 风暴属于拒绝服务攻击攻击。 4. 下面不属于 DoS 攻击的是 TFN 攻击。 二、填空题 1. 字典攻击是最常见的一种暴力攻击。 2. 分布式拒绝服务攻击的特点是先使用一些典型的黑客入侵手段控制一些高带宽的服务 器，然后在这些服务器上安装攻击进程，集数十台，数百台甚至上千台机器的力量对单一攻 击目标实施攻击。 3. SYN flooding 攻击即是利用的 TCP/IP 协议设计弱点。 三、简答题 5. 简述缓冲区溢出攻击的原理。 答：当目标操作系统收到了超过它的能接收的最大信息量时，将发生缓冲区溢出。这些多余 的数据使程序的缓冲区溢出，然后覆盖实际的程序数据。这种溢出使目标系统的程序被修改， 经过这种修改的结果将在系统上产生一个后门。缓冲区溢出原理用代码表示为： Void function(char * szParal) {
中国矿业大学(北京) 安全系统工程 复习题
中国矿业大学（北京）《安全系统工程》复习题笔记：目标院校目标专业本科生笔记或者辅导班笔记讲义：目标院校目标专业本科教学课件期末题：目标院校目标专业本科期末测试题2-3套模拟题：目标院校目标专业考研专业课模拟测试题2套复习题：目标院校目标专业考研专业课导师复习题真题：目标院校目标专业历年考试真题，本项为赠送项，未公布的不送！第三模块复习题《安全系统工程》复习题一、简答题1．解释下列基本概念（1）系统；（2）可靠性；(3) 可靠度；（4）安全标准；(5) 安全评价；（6) 径集；(7) 安全系统；安全系统由与生产安全问题有关的相互联系、相互作用、相互制约的若干个因素结合成的具有特定功能的有机整体。
（8）风险率；（9）权重；（10）稀少事件；（11）最小割集；（12）故障。
2. FMECA主要包括哪两个方面？FMECA包括故障模式及影响分析（FMEA）和危害性分析（CA）。
3．荷兰提出的单元危险性快速排序法有何优点？其评价程序是怎样的？答：国际劳工组织在《重大事故控制实用手册》中推荐荷兰劳动总管理局的单元危险性快速排序法。
该法是道化学公司的火灾爆炸指数法的简化方法,使用起来简捷方便。
该法主要用于评价生产装置火灾、爆炸潜在危险性大小,找出危险设备、危险部位。
程序：首先将生产装置划分成单元, 3. 计算一般工艺危险性系数(GPH) 2. 确定物质系数和毒性系数4. 计算特殊工艺危险性系数 (SPH)、5. 计算火灾、爆炸指数6. 评价危险等级4. 安全系统工程的研究对象和研究内容是什么？5. Mond法的评价步骤是什么？P9 86. 何谓决策？简述决策的一般过程。
7. “灰”的主要含义是什么？举出三个灰现象的例子。
8. 危险性一般可分为几个等级？各级的含义如何？9．何谓模糊决策？模糊决策的具体步骤是什么？10. 什么叫灰色系统？为什么说安全系统具有典型的灰色特征？11. 人的工效与其承受应力的关系如何？何谓人为差错？12. 失效率“浴盆曲线”的含义如何？适用于什么场合？浴盆曲线实践证明大多数设备的故障率是时间的函数，典型故障曲线称之为浴盆曲线，曲线的形状呈两头高，中间低，具有明显的阶段性，可划分为三个阶段：早期故障期，偶然故障期，严重故障期。
中国矿业大学(北京)安全系统工程(三PPT学习教案
第三节 预先危险性分析方法
概念和内容 预先危险分析
预先危险性分析－应用于新系统设计、已有系统改造方案设计、选址 阶段，在人们还没有掌握该系统详细资料时，用来分析、辨识可能出现或 已存在的危险因素，尽可能在设计阶段找出预防、改正、补救措施，消除 或控制危险因素。
预先危险分析目的
通过预先危险分析（PHA），力求达到以下4个目的： ①大体识别与系统有关的主要危险； ②鉴别产生危险的原因； ③预测事故出现对人体及系统产生的影响； ④判定已识别的危险性等级，并提出消除或控制危险性的措施。
Analysis，HAZOP)； 事件树分析(Event Tree Analysis, ETA)； 事故树分析(Fault Tree Analysis，FTA)； 因果分析(Cause-Consequence Analysis，CCA)。
第5页/共75页
第一节 概述
方法的选择-按系统生命周期
分析方法
事故致因理论
第2页/共75页
第三章 系统安全分析
系统安全分析（System Safety Analysis）的目 的是为了保证系统安全运行，查明系统的危险因素， 以便采取相应的措施消除系统故障或危险。
1 概述 2 安全检查表 3 预先危险性分析 4 故障类型和影响分析 5 危险性和可操作性研究 6 事件树分析
企业采用新工艺，新技术，新材料或者使用新设备，是否 了解，掌握其安全技术特性，采取有效的安全防护措施， 并对从业人员进行专门的安全生产教育和培训。生产经营 单位的特种作业人员是否按照国家有关规定经专门的安全 作业培训，取得特种作业人员操作资格证书，再进行上岗 作业。
第19页/共75页
第20页/共75页
事 故处理 的“四 不放过 ”原则 ： (1) 事故原 因没有 查清不 放过； (2) 事故责 任者没 有严肃 处理不 放过； (3) 广大职 工没有 受到教 育不放 过； (4) 防范措 施没有 落实不 放过。
《系统安全工程》课件
恶意软件
揭示常见的恶意软件类型和 传播方式，教你如何识别、 防范和清除恶意软件。
社会工程
介绍社会工程攻击的基本原 理和手段，帮助你提高对人 为攻击的警惕性和防范能力。
系统安全措施和防护技术
1 身份识别与访问控制
介绍身份验证和访问控制的方法和技术，确保只有授权的用户可以访问系统。
2 加密与解密
探讨加密和解密的基础知识和常用算法，保护数据在传输和存储过程中的安全性。
系统安全工程流程
1
需求分析
了解系统安全需求分析的重要性和方法，确保安全需求得到充分满足。
2
设计与实施
探讨系统安全设计和实施的最佳实践，保证系统在构建和运行过程中安全可靠。
3
测试与评估
介绍系统安全测试和评估的方法和技术，确保系统的安全性和完整性。
常见的系统安全威胁和攻击方式
网络攻击
分析各种网络攻击的类型和 原理，帮助你了解网络安全 的脆弱点和关键防护技术。
3 防火墙和入侵检测系统
分析防火墙和入侵检测系统的原理和功能，提供网络安全的基本保护措施。
实战案例和经验分享
大型系统安全事件回顾
回顾一些令人震惊的大型系统安 全事件，总结经验教训和应对策 略。
团队合作与信息共享
分享成功的团队合作案例，探讨 信息共享在系统安全中的重要性 和方法。
创新与未来趋势
展望系统安全领域的创新和未来 趋势，为你提供进一步学习和发 展的方向。
《系统安全工程》PPT课 件
欢迎来到《系统安全工程》的PPT课件！在本课程中，我们将深入探讨系统 安全的定义、重要性以及系统安全工程流程。
课程简介
什么是系统安全工程？
介绍系统安全工程的定义和关键 概念，帮助你理解课程的核心内 容。
中国石油大学(北京)自动控制原理胡寿松 课件PPT
实验四 控制系统的根轨迹分析一. 实验目的:1. 学习利用MATLAB 语言绘制控制系统根轨迹的方法。
2. 学习利用根轨迹分析系统的稳定性及动态特性。
二. 实验内容:1. 应用MATLAB 语句画出控制系统的根轨迹。
2. 求出系统稳定时，增益K 的范围。
3. 实验前利用图解法画出系统的根轨迹，算出系统稳定的增益范围，与实测值相比较。
4. 应用SIMULINK 仿真工具，建立闭环系统的实验方块图进行仿真。
观察不同增益下系统的阶跃响应，观察闭环极点全部为实数时响应曲线的形状；有共轭复数时响应曲线的形状。
（实验方法参考实验二）5. 分析系统开环零点和极点对系统稳定性的影响。
三. 实验原理:根轨迹分析法是由系统的开环传递函数的零极点分布情况画出系统闭环根轨迹，从而确定增益K 的稳定范围等参数。
假定某闭环系统的开环传递函数为)164)(1()1()()(2++-+=s s s s s K s H s G利用MATLAB 的下列语句即可画出该系统的根轨迹。
b=[1 1]； ％确定开环传递函数的分子系数向量a1=[l 0]； ％确定开环传递函数的分母第一项的系数a2=[l -1]； ％确定开环传递函数的分母第二项的系数a3=[l 4 16]； ％确定开环传递函数的分母第三项的系数a=conv(al ，a2)； ％开环传递函数分母第一项和第二项乘积的系数 a=conv(a ，a3)； ％分母第一项、第二项和第三项乘积的系数 rlocus(b,a) ％绘制根轨迹，如图（4-l ）所示。
p=1.5i ； ％ p 为离根轨迹较近的虚轴上的一个点。
[k ，poles]=rlocfind(b ，a ，p) ％求出根轨迹上离p 点很近的一个根及所对应的增益K 和其它三个根。
K=22.5031， poles= -1.5229+2.7454i -1.5229-2.7454i0.0229+1.5108i 0.0229-1.5108i再令p=1.5108i ，可得到下面结果:k=22.6464， poles=-1.5189+2.7382i -1.5189-2.7382i0.0189+1.5197i 0.0189-1.5197i再以此根的虚部为新的根，重复上述步骤，几步后可得到下面的结果： k=23.316， poles=-1.5000+2.7040i -1.5000-2.7040i0.0000+1.5616i 0.0000-1.5616i这就是根轨迹由右半平面穿过虚轴时的增益及四个根。
化工仿真模拟过程系统操作程序PPT(19张)
复杂的工艺过程往往仅靠一个操作点无法实施操作控制，而 需要两个或两个以上操作点相互配合才能稳定工况。这种操作称 为关联类操作。
过程系统操作要点
先低负荷开车达正常工况，然后缓慢提升负荷
先低负荷开车达正常工况，然后缓慢提升负荷。无 论对于动设备或者静设备，无论对于单个设备或者整 个流程，这都是一条开车的基本安全规则。如电力驱 动的设备，突发性加载会产生强大的瞬间冲击电流， 容易烧坏电机。容器或设备的承压过程是一个渐进的 过程，应力不均衡，就会造成局部损伤。设备对温度 变化的热胀冷缩系数不一致，局部受热或受冷过猛， 也会因为热胀冷缩不一致而损坏设备。
过程系统操作要点
首先了解变量的上下限
先考察调节器和指示仪表的上下限。这是变量最大的显示范 围。在仪表上下限以内，变量的报警还进一步划分为高限（Ｈ） 和高高限（ＨＨ）、低限（Ｌ）和低低限（ＬＬ）。其含义是给 出两个危险界限，若超第一个界限先警告一次提醒注意，若超第 二个界限则必须立即加以处理。
还应了解各变量在正常工况时允许波动的上下范围。这个范 围比报警限要小。不同的装置不同的变量这个范围要求可能有较 大的区别。例如，除计量之外一般对液位的波动范围要求不高。 然而有些变量的变化对产品质量非常敏感，则限制很严格。例如， 脱丁烷塔灵敏板温度变化零点几度对全塔的工况都有明显的影响。
过程系统操作要点
了解物料的性质
化工过程的物料种类繁多，性质各异。了解物料的性质，对于 深入理解操作规程、安全运行化工装置和事故处理都有重要意义。 例如，65t/h锅炉装置内带有潜热、处于高压的水，一旦减压就会 迅速汽化，体积扩大约10倍。其爆炸威力不亚于TNT炸药。间歇反 应中的二硫化碳具有流动性好、容易挥发、容易燃烧等特点，其 密度比水大且不溶于水，因此存贮时用冷水作水封既能防止挥发 又能起冷却作用。二硫化碳引发超压爆炸事故的主要原因是，此 种物料随温度上升其饱和蒸汽压迅速上升。
课件12第54节通用准则CC
• 1991 年 ， 欧 洲 公 布 《 信 息 技 术 安 全 评 估 准 则 》 （ITSEC）；
• 1993年，美国公布《美国信息技术安全联邦准则》 （FC）；
3
1996年，六国七方（英国、加拿大、法国、 德国、荷兰、美国国家安全局和美国标准技 术研究所）公布《信息技术安全性通用评估 准则》（CC 1.0版）；
• 产品或系统的安全目的，即对安全问题的 相应对策——技术性和非技术性措施；
• 信息技术安全要求，包括功能要求、保证
要求和环境安全要求，这些要求通过满足
安全目的，进一步提出具体在技术上如何
解决安全问题；
13
• 基本原理，指明安全要求对安全目的、 安全目的对安全环境是充分且必要的；
• 以及附加的补充说明信息。 • “保护轮廓”编制，一方面解决了技术
• 通过“保护轮廓”和“安全目标”这两
种结构，就便于将CC的安全性要求具体
应用到IT产品的开发、生产、测试、评
估和信息系统的集成、运行、评估、管
理中。
15
5.4.2 安全功能要求
• CC定义了一系列的安全功能组件，用于描 述保护轮廓或安全目标中所表述的评估对象 （TOE—Target of Evaluation）所用信息技术 的安全功能要求。这些要求描述了对TOE所 期望的安全行为和期望达到的安全目标。
• 内部TOE传送：每一部分可拥有自己的TSF部 分，它通过内部通信信道与本TSF内的其他部 分交换用户数据与TSF数据。
• 各个部分的TSF可以抽象地形成一个复合的 TSF来实施TSP。
23
图5-3 分布式TOE内的安全功能图
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 熟练的建模能力和划分网格的技巧
• 扎实的流体力学和传热学知识，包括计 算传热学和计算流体力学知识
• 数据处理和分析的能力 • 编程能力
• 研究的方法和思路要清晰，尽可能快的 吸收需要的知识为我所用
17
2019/10/1
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
• 典型应用:
– 汽车的内流和外流及气缸内的流动 – 高速航天空气动力学 – 火箭的内部流动 – 涡轮机械 – 反应容器的设计 – 台风或飓风，建筑物风环境 – 气泡动力学及两相流 – 混合容器 – 流化床 – 流体诱导噪声的预测 – 煤粉或者油，燃气的燃烧
12
4.5.2 Fluent数值模拟
• 流动问题几乎都能解决 • 流体和固体的共轭传热问题 • 流体和固体的耦合问题（水流冲击一板条或者鸟
研究泄漏气体的扩散规律，准确预 测有毒有害气体的浓度和蔓延方向， 是制定应急预案和逃生路线的重要 依据。
发生次数
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
蓬莱镇组 遂宁组 上沙溪庙 下沙溪庙 千佛崖组 自流井组 须家河组 雷口坡组 嘉陵江组 飞仙关组 长兴组 龙潭组 茅口组 栖霞组 梁山组 黄龙组 韩家店组
rigid wall
Velocity contour plot
14
2019/10/1
4.5.2 Fluent数值模拟
电子计算机机箱 的热分析与流体 的粒子轨迹图
搅 拌 机 的 速 度 流 线 图
15
2019/10/1
4.5.2 Fluent数值模拟 Fluent软件模拟过程
16
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
5
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
事故灾害模拟软件 • Fluent • PHAST和SAFETI（DNV开发） • FLACS（基于Unix或Linux平台） • AutoReaGas（美国Century Dynamics开发） • AUTOHYN （美国Century Dynamics开发） • CHARM（连续地或瞬时地释放气体或液体的模
研究目的和意义
含硫气田的钻探开发是石油工业的一 个世界性难题。
高含硫气井井喷失控是石油及天然气 勘探开发中灾难性事故。严重危及 人民的生命财产，污染良田，破坏 生态环境，造成地下资源损失 。
开展高含硫气井井喷扩散规律研究具 有重大社会意义和经济意义。
18
2019/10/1
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
井喷气体喷射速度云图
射流极值点D
20
2019/10/1
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
类的翅膀扇动的过程，利用动网格）
发动机的冷却水套的温度分布
13
催化剂固体颗粒的浓度分布
2019/10/1
u=u(t), sinusoidal inlet velocity
4.5.2 Fluent数值模拟 initial mesh
动脉血管脉动流 动的模拟
rigid wall
compliant wall
川东地区钻完井事故及事故地层分布统计分析
19
2019/10/1
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
高含硫井喷气体扩散动态机理研究
Y
射流
自
边界层
外边界面
由基 射本 流段
的
R
Vy﹐m
流
动初 结 始 转折 构 段 截面
Vy0 内边 界面 ）
s
yTy与 速 NhomakorabeaVy0
射流
核心区
度
分 布
喷管 出口
R0 θ
S0
三个阶段： 初始射流阶段射流；核心区 重力下沉阶段； 自由扩散阶段。
• 燃烧、爆炸模块 • 毒性模块
8
2019/10/1
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
PHAST软件实例
某进站管线破裂形成喷火最大影响范围图
9
2019/10/1
4.5 基于CFD的事故灾害模拟 某化肥厂发生氯气泄漏的实时扩散图
10
2019/10/1
4.5.2 Fluent数值模拟
• Fluent软件系统 目前处于世界领先地位的CFD软件之一，可用 于模拟和分析具有复杂几何结构的流体流动与 热传导问题。
软件主要由三部分组成： • Fluent 解算器 • prePDF（用于计算燃烧过程的预处理软件） • Gambit(前处理程序，用于几何图形模拟和网
格生成） 应用：航空航天，汽车，空调供热，流体机械， 化学反应，电子元件冷却，石油开采，换热器等 众多领域
11
4.5.2 Fluent数值模拟
FLUENT 的强大功能
安全工程信息化技术基础
第四章 安全模拟与仿真
叶迎春
机械与储运工程学院
数字仿真的特点
(1)模型参数任意调整 (2)系统模型快速求解 (3)运算结果准确可靠 (4) 实景仿真形象直观
数字仿真的作用： (1)优化系统设计 (2) 降低实验成本 (3) 减少失败风险 (4) 提高预测能力
2
数字仿真在安全工程中的应用
拟） • WHAZAN（定量评价石油、化工等工业危险性
）
6
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
SAFETI软件
7
2019/10/1
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
PHAST软件功能
• 泄漏模块：计算物料泄漏到大气环境中 的流速和状态
• 扩散模块：对泄漏模块得到的结果以及 天气情况进行计算来得到云团的传播扩 散情况。
I. 安全评价 II. 安全应急 III. 安全训练（虚拟现实） IV. 寿命预测(ANSYS，ABAQUS提供结
构疲劳分析功能) V. 故障诊断
3
本章目录
4.5 基于CFD的事故灾害模拟 4.6 虚拟现实技术
4
4.5 基于CFD的事故灾害模拟
CFD计算流体动力学： 基本思想：
将时间和空间域上的连续物理场，如速度场和压力场， 用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过 一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间 关系的方程组，然后求解代数方程组，获得场变量的近 似值。 流动基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒 方程、本构方程及状态方程）控制下对流动的数值模拟 。
研究目的和意义
目前在川渝、新疆等地区发现多 个大型天然气藏。 该地区天然气田地质构造复杂， 人口稠密，气藏埋藏深度大，具 有高含H2S、高压力和高产能的“ 三高”特点，天然气勘探开发生 产存在重大安全风险。
事故统计结果表明：对有毒有害气 体扩散规律的认识欠缺是导致人员 疏散延误和盲目疏散的直接原因。