建筑物对氯气泄漏扩散影响的数值模拟
氯气扩散影响因素的数值模拟
不变 ， 氯气的扩散是 关 于 ｚ 则 面 对 称 的 ， 此 只 需 考 虑 因
一
半 的 计 算 区域 ， 而 可 以减 少 模 拟 时 问 。选 取 计 算 区 从
重气 在边 界 层 中 的 传送 和 扩 散 过 程 都 是 通 过 湍 流 输
送 来 实现 的 。 由 于 低 层 大 气 中 的 风 速 比声 速 小 得 多 ， 可
蔷 ＋ 一 ＋ ｃ ＋ ＋ ｃ ｃ 一
（ Ｐ“ Ｍ ） ｐ 一 ＋ ｇ （ ２
式 中 为 、 ２三 个 坐 标 方 向 的 速 度 ， ｓ 毋 为 重 力 、 ｍ／ ； 加 速度 ， ／ ； 混 合 气 体 密 度 ， ｇ ｍ： 户为 绝 对 压 力 ， ｍ。 ｓｐ为 ｋ／ ；
域 为 ６ ０ ｍ× ７ ０ ５ ｍ×５ 将 泄 漏 源 假 定 为 一 个 １ ． ｎ ０ ｍ， ２ ４ ｒ ×１ ． ｎ ３ｍ 的 长 方 体 ， 标 为 （ ０， ） 将 大 小 为 ９ ２ ４ｒ ×１ 坐 ０， ０ ，
以 把 空气 中质 点 的 平 均 运 动 看 作 不 可 压 缩 流 体 的 运 动 ，
（） ５
关 键 词 ： 气扩 散 ；数 值 模 拟 ；泄 漏 速 率 氯
中图分类号 ： １． Ｘ９ ３ ４，ＴＱ １ ４ ４ ２ ． 文献标志码 ： Ａ
式 中 ： 应 的 Ｐ ａ ｄｌ ， 般 取 值 一 １ ０ 一 １ ３ 对 ｒｎ ｔ数 一 ．； ．；
表 示 由 层 流 速 度 梯 度 产 生 的 湍 流 动 能 ， 一 Ｓ （ 。 Ｓ一
消防理论研究＿ ＿
氯 气 扩 散 影 响 因 素 的数 值 模 拟
岳 士 凯 ，杨 以 湖 ，王 ｔ华 （ 安 市消 防 支队 ， 苏 淮安 ２ １０ ） 淮 江 １ ６ ０
混凝土中氯离子迁移的数值模拟研究
混凝土中氯离子迁移的数值模拟研究一、研究背景及意义混凝土是建筑工程中常用的一种建筑材料，其性能受到很多因素的影响。
其中，混凝土中氯离子的迁移是影响混凝土耐久性的一个重要因素。
因此，研究混凝土中氯离子的迁移规律，对于提高混凝土的耐久性具有重要的意义。
二、研究内容本研究将采用数值模拟的方法，研究混凝土中氯离子的迁移规律。
具体研究内容如下：1. 混凝土中氯离子的扩散系数混凝土中氯离子的扩散系数是影响氯离子迁移的重要因素。
本研究将采用数值模拟的方法，计算出混凝土中氯离子的扩散系数，并分析其影响因素。
2. 混凝土中氯离子的迁移规律在计算得出混凝土中氯离子的扩散系数后，本研究将进一步计算混凝土中氯离子的迁移规律。
通过数值模拟，分析不同条件下氯离子的迁移规律，如不同温度、湿度、氯离子浓度等条件下，氯离子的迁移规律有何变化。
3. 混凝土中氯离子的影响因素分析通过对数值模拟结果的分析，本研究将进一步分析影响混凝土中氯离子迁移的因素。
比如，混凝土中氯离子浓度的大小、混凝土的孔隙结构等因素都会对氯离子的迁移产生影响。
三、研究方法本研究将采用数值模拟的方法，对混凝土中氯离子的迁移进行研究。
具体方法如下：1. 建立混凝土数值模型本研究将建立混凝土的数值模型，包括混凝土的孔隙结构、氯离子浓度等因素。
通过数值模拟，计算混凝土中氯离子的扩散系数。
2. 计算混凝土中氯离子的迁移规律在建立数值模型的基础上，本研究将进一步计算混凝土中氯离子的迁移规律。
通过数值模拟，分析不同条件下氯离子的迁移规律。
3. 分析混凝土中氯离子的影响因素通过对数值模拟结果的分析，本研究将进一步分析影响混凝土中氯离子迁移的因素。
四、研究结果及分析经过数值模拟，本研究得出了混凝土中氯离子的扩散系数、氯离子的迁移规律以及氯离子迁移的影响因素。
具体结果如下：1.混凝土中氯离子的扩散系数经过数值模拟，本研究得出不同混凝土中氯离子的扩散系数。
结果表明，氯离子的扩散系数受到混凝土孔隙结构的影响较大，同时，混凝土中氯离子浓度的大小也会对其扩散系数产生影响。
氯气扩散影响因素的数值模拟
氯气扩散影响因素的数值模拟
岳士凯;杨以湖;王华
【期刊名称】《消防科学与技术》
【年(卷),期】2011(030)006
【摘要】基于FLUENT的物质传输模型建立氯气泄漏扩散模型,针对不同泄漏速率、外界风速、障碍物类型等对氯气泄漏扩散进行数值模拟.结果表明,泄漏速率较大时,重气效应明显增大,下风向形成的高浓度区增大;风速较大时,重气云在下风向的扩散速率增大,在水平侧风向的扩散速率减小,在泄漏源和障碍物附近的停留时间减少;不同的地表条件是影响重气扩散的重要因素.
【总页数】3页(P479-481)
【作者】岳士凯;杨以湖;王华
【作者单位】淮安市消防支队,江苏淮安211600;淮安市消防支队,江苏淮安211600;淮安市消防支队,江苏淮安211600
【正文语种】中文
【中图分类】X913.4;TQ124.4
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2.氯气储罐泄漏扩散范围的主要影响因素 [J], 丁以斌
3.氯气泄漏扩散影响因素的数值模拟研究 [J], 何友龙
4.有风情况下氯气泄漏扩散数值模拟研究 [J], 汤民波;周新明;王桂清
5.化工厂火灾-泄漏耦合作用下氯气扩散的数值模拟 [J], 马力; 何松; 牛奕; 李乾; 张英; 陈先锋
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混凝土中氯离子扩散的数值模拟研究
混凝土中氯离子扩散的数值模拟研究一、研究背景混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域的材料。
然而，混凝土在长期使用过程中会受到多种因素的影响，其中包括环境因素。
氯离子是混凝土中常见的一种污染物，它会引起混凝土的腐蚀和劣化，并且会对混凝土结构的强度和耐久性产生不良影响。
因此，研究混凝土中氯离子扩散的数值模拟具有重要的理论和实践价值。
二、研究目的本研究旨在通过数值模拟的方法，分析混凝土中氯离子扩散的规律和影响因素，并且探究改善混凝土中氯离子扩散的方法，为混凝土结构的设计、施工和维护提供理论支持和技术指导。
三、研究方法本研究采用有限元数值模拟方法，建立混凝土中氯离子扩散的数学模型。
首先，根据混凝土基本性质和氯离子扩散规律，建立氯离子扩散的动态平衡方程；其次，采用计算机软件进行数值模拟，利用有限元方法对混凝土中氯离子扩散的过程进行模拟和分析；最后，通过对模拟结果的分析和比较，总结混凝土中氯离子扩散的规律和影响因素，并且提出改善混凝土中氯离子扩散的方法。
四、研究结果通过数值模拟方法，得到了混凝土中氯离子扩散的相关参数和规律。
首先，氯离子在混凝土中的扩散速率与混凝土中孔隙度和水泥质量有关，随着孔隙度增加和水泥质量减小，氯离子的扩散速率会加快。
其次，氯离子在混凝土中的扩散速率与温度和湿度也有关系，随着温度和湿度的升高，氯离子的扩散速率也会增加。
最后，通过对混凝土中氯离子扩散规律的分析，提出了改善混凝土中氯离子扩散的方法，包括增加混凝土密实度、降低混凝土中孔隙度、控制混凝土中湿度、使用氯化物抑制剂等。
五、研究意义本研究通过数值模拟方法，分析了混凝土中氯离子扩散的规律和影响因素，并且提出了改善混凝土中氯离子扩散的方法，具有以下意义：（1）为混凝土结构的设计、施工和维护提供了理论支持和技术指导；（2）为混凝土结构的耐久性评估提供了可靠的数据和方法；（3）为混凝土材料的研究和应用提供了新的思路和方法。
六、研究结论本研究通过数值模拟方法，分析了混凝土中氯离子扩散的规律和影响因素，并且提出了改善混凝土中氯离子扩散的方法。
城市建筑环境下燃气泄漏扩散的数值模拟
化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications·189·第46卷第2期2020年2月天然气管道发生泄漏会造成一定的危险性，很有可能造成爆炸等危害性极大的事故[1]。
通过对泄漏气体扩散之后危险范围的研究，可以确定天然气泄漏扩散形成的危险区域。
天然气为易燃易爆，有毒有害混合物，一旦泄漏扩散，极易引起爆炸燃烧事故，造成人员伤亡[2]。
对于天然气管道泄漏扩散的数值模拟可以准确预测泄漏扩散范围和危险区域，为决策者及时有效地疏散居民并采取适当的救援措施提供科学指导。
1 数值模拟建立模型及边界条件设置建立几何模型时，设置道路总宽24m ，建筑物高30m ，天然气管道敷设在人行道中央，距离右侧建筑物2m 。
沿道路敷设的天然气管道因第三方破坏而断裂，导致在地面处发生天然气泄漏。
简化上述模型，设置泄漏口圆心距离坐标原点85m ，泄漏口附近压力梯度变化极大，所以在泄漏口划分的网格采用加密处理，以确保有较好的计算精度。
此次模拟的管道压力为0.4MPa ，管道内径为0.2m ，故泄漏孔径设为0.2m ，即管道完全断裂。
据文献[3]计算得到泄漏量为5.75kg/s ，出口边界与大气相连，定义为压力出口，环境温度为15℃。
2 模拟结果分析2.1 泄漏时间在不考虑风速的前提下，基于上述模型和边界条件进行模拟计算，得出天然气泄漏扩散后甲烷体积分数随时间的变化见图1（图1a~图1c ）中，水平方向数值表示到原点的距离，竖直方向数值表示高度，单位为m ；色阶图表示甲烷体积分数）。
（a ）t =0.1s （b ）t =3s （c ）t =6s图1 甲烷体积分数随时间的变化由图1a 可知，t =0.1s 时建筑物对泄漏扩散没有影响，射流轴线两侧压力保持平衡。
t =3s 时由于建筑物的影响，射流中心线右侧没有足够的空间，而左侧天然气气流不断卷吸周围的空气，带动周围空气进入边界层向射流中心扩展，增加边界层厚度，使过流断面沿射程逐渐增大，由于重力与浮力的不平衡作用，无法形成对称射流，射流中心线向右侧倾斜。
城市居住区毒气扩散数值模拟
截面直径４ ｍ、高６ 的圆柱体 ，泄漏孔径１ ｍ ０ ｍ， ｃ
距地 面２ｍ，泄 漏速 度为 ２ ／，与 主风 向平行 。 ５ｒｓ ｎ 在 建 筑 群 中 设 置 浓 度 监 控 点 Ａ１０１０１ ） （４， ，． 、 ６ ５ Ｂ１０１０１ ） Ｃ１５１５１ ） Ｄ３０２５１ ） （４ ， ，． 、 （ ，７，． 、 （０ ，１，． 、 ９ ５ ９ ５ ５
（ ｏ ｐ ｔｉ ａ Ｆｕ ｙａ ｉ ， Ｆ ｃｍ ｕａｏ ｌ ｌ ｄＤ ｎｍ ｃ Ｃ Ｄ）的扩 散模 ｔｎ ｉ ｓ 型得到 了越来越多 的关注 ，许多学者 研究 了 街区峡谷 中污染物的扩散特征 ，就建筑物对物质
扩散 的影 响进 行模 拟 分析 。 不 同 于 常 规 大 气 污 染 ，事 故 性 泄 漏 历 时
摘
２０ ９ ） ０ ０２
要 ：针对某居住 区附近 氯气储 罐连续泄 漏，通过 求解三维不可压缩Ｎａｉ — ｔｋｓ ｖｅ Ｓｏ ｅ方程 、Ｋ ｒ 一￡湍流模 型和物质
浓度 方程 ，模拟毒 气在 建筑物扰动条件 下的扩散过程 以及 浓度 时空分布特征 ，以毒 气 负载为基础给 出近地 面毒 气危 害
城市居住区 毒气扩散数值模拟
Ｎｕ ｍｅｒ ａ ｍｕａ ｉ ｎ ｏ ｘｃ Ｇａ ｓ ｅ ｓｏ ｂ ｎ Ｒｅ ｉｅ ｔ ｌ ｅ ｓ ｉ ｌ ｃ Ｓｉ ｌｔ ｆ ｏ Ｔｏ ｉ ｓ Ｄｉｐ ｒ ｉ ｎ ｉ Ｕｒ ａ ｓｄ ｎ ｉ ａ ｎ ａ Ａｒ
郑茂 辉 ，郭 月容 （ 同济 大学上 海 防 灾救 灾研 究所 ，上 海
区域 ，探讨毒 气扩散对周边居 民的影 响。
关 键词 ：毒 气扩 散 ；数值 模 拟 ；居 住 区；危 害 区域
中图分 类号 ：Ｘ ４ Ｅ ９ ７ ；Ｔ ９ 文 献标识码 ：Ａ
氯气泄漏重大事故后果模拟分析(经典)
国外统计资料显示，因防爆装置不作用而造成焊缝爆裂或大裂纹泄漏的重大事故概率仅约为6.9×10－7～6.9×10－8/年左右，一般发生的泄漏事故多为进出料管道连接处的泄漏。
据我国不完全统计，设备容器一般破裂泄漏的事故概率在1×10－5/年。
此外，据储罐事故分析报道，储存系统发生火灾爆炸等重大事故概率小于1×10－6，随着近年来防灾技术水平的提高，呈下降趋势。
第七章氯气泄漏重大事故后果模拟分析7.1危险区域的确定概述:泄漏类型分为连续泄漏（小量泄漏）和瞬间泄漏（大量泄漏），前者是指容器或管道破裂、阀门损坏、单个包装的单处泄漏，特点是连续释放但流速不变，使连续少量泄漏形成有毒气体呈扇形向下风扩散；后者是指化学容器爆炸解体瞬间、大包装容器的泄漏、许多小包装的多处泄漏，使大量泄漏物形成一定高度的毒气云团呈扇形向下风扩散。
氯泄漏后虽不燃烧，但是会造成大面积的毒害区域，会在较大围內对环境造成破坏，致人中毒，甚至死亡。
根据不同的事故类型、氯气泄漏扩散模型，危害区域会有所不同。
氯设备泄漏、爆炸事故概率低，一旦发生可造成严重的后果。
以下液氯钢瓶中的液氯泄漏作为事故模型进行危险区域分析。
毒害区域的计算方法:(1)设液氯重量为W(kg)，破裂前液氯温度为t(℃)，液氯比热为C(kj/kg .℃)，当钢瓶破裂时瓶压力降至大气压，处于过热状态的液氯迅速降至标准沸点t0(℃)，此时全部液氯放出的热量为:Q=WC(t-t0)设这些热量全部用于液氯蒸发，如汽化热为q(kj/kg)，则其蒸发量W为: W=Q/q=WC(t-t0)/q氯的相对分子质量为M r，则在沸点下蒸发的液氯体积V g(m3)为:V g=22.4W/M r273+t0/273V g =22.4WC(t-t0)/ M r q273+t0 /273氯的有关理化数据和有毒气体的危险浓度如下:相对分子质量:71沸点: -34℃液体平均此热:0.98kj/kg.℃汽化热: 2.89×102kj/kg吸入5－10mim致死浓度:0.09%吸入0.5－1h致死浓度: 0.0035-0.005%吸入0.5－1h致重病浓度:0.0014-0.0021%已知氯的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积:氯在空气中的浓度达到0.09%时，人吸入5～10min即致死。
城市建筑群环境有毒有害气体扩散数值模拟
源泄漏扩散的数值 模型 ， 并经 风洞试 验结 果验 证其 正确 性．
对 街 区建 筑 物 扰 动 和 两 种 来 流 风 速 （ １ ． ５ ｍ ・ｓ ， ３ ． ０ ｍ・
ｓ ） 下近地面气云扩散过程及 特性进行模 拟与 分析． 结果表
明： 给定 合适 的计算参 数 ， 基于 Ｒ ＮＧ忌 ｅ 模 型和 Ｓ Ｉ ＭＰ Ｌ Ｅ算
ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｒ ｍ ｔ ｈ ａ ｔ ，ａ ｍｏ ｎ ｇ ｄ ｅ ｎ ｓ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｚ ａ ｒ ｄ ｏ ｕ ｓ ｇ ａ ｓ ｍａ ｙ ｓ ｔ ａ ｙ ｍｕ ｃ ｈ ｌ ｏ ｎ ｇ ｅ ｒ ．ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｓ ａ ｔ ｈ ｒ ｅ ａ ｔ ｔ ｏ ｐ ｕ ｂ ｌ ｉ ｃ
Ｄｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ Ａｒ ｏ ｕ ｎ ｄ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｎ Ｕｒ ｂ ａ ｎ 扩散 的规律 和特 性 ， 可 对 扩 散 过 程及 后 果 进 行科 学
Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ
Ｚ Ｈ Ｅ Ｎ Ｇ Ｍａ ｏ ｈ ｕ ｉ ， Ｊ Ｉ ＮＭｉ ｎ ， ＸＵＪ ｉ ａ ｎ ｍｉ ｎ ｇ 。
第４ １卷第 １ 期 ２ ０ １ ３年 １ 月
同 济 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版）
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｔ Ｏ Ｎ Ｇ Ｊ Ｉ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ （ Ｎ Ａ Ｔ Ｏ ｌ
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ３
文章编号 ： ０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ４ ８ — ０ ５
有风情况下氯气泄漏扩散数值模拟研究
（ １ ． Ｇ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｔ ｏ ｎ ｇ ａ ｎ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｇ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ ４ １ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｔ ｈ ｅ Ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ Ｔ ｅ ａ ｍ
队， 新疆 乌鲁木齐
８ ３ ０ ０ ０ ０； ３ ． 葛洲坝易普力股份有 限公 司，四川 重庆 ４ ０ １ １ ２ １ ）
摘要 ： 采用流体力学软件 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ的物质传输模块对不同风速情况下氯气绕障碍物泄漏扩散过程进 行 了数值模拟 ， 获得 了计算 区 域 内风流场分布 以及氯气泄漏随时间变化的扩散规律。结果表 明在障碍物背面会形成漩涡 ， 风 流不畅使有害气体积 聚不 易扩散 ， 且氯气泄漏 过程存在 明显 的重气效应 ， 容易 向地面沉降 ， 建筑物前方 近地面处为氯气扩散 高浓 度区。 当风速 较小时 ， 氯气扩散 较 慢， 在越过障碍物时有直接 向地面沉降趋势 ； 当风速增大时 ， 氯气 云团在下风向扩散速率 明显增 大， 在垂直方 向扩散速率减小 。 关键词 ： 氯气扩散 ； 障碍物 ； 泄漏速率 ； 数值模拟 中图分类号 ： Ｔ Ｑ ０ ８ ６ ． ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ — ０ ２ １ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ １ — ０ ０ ２ ８— ０ ３
ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｎ ｅ ｓ ｕ ｂ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｏ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ｌ ｙ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｘ ｅ ａ ｕ ｓ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｎ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ．
城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场数值模拟
城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场数值模拟城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场数值模拟引言：随着城镇化进程的加快，天然气已经成为我国的主要能源之一。
然而，燃气管道的泄漏事故时有发生，给城镇居民和环境带来了巨大的安全隐患。
因此，研究燃气泄漏的扩散规律，对于提高城镇燃气管道的安全运行具有重要意义。
本文将通过数值模拟，探究城镇埋地燃气管道泄漏扩散时的流场特性及影响因素。
方法：本研究采用计算流体力学（CFD）方法，建立了城镇埋地燃气管道泄漏扩散的数值模型。
模拟计算采用了RANS（Reynolds Average Navier-Stokes）方法，通过对流动场和浓度场的计算，获得了泄漏气体的流场特性及浓度分布。
在模拟中，考虑了多重因素对泄漏扩散行为的影响，包括环境风速、管道周围建筑物的遮挡效应和地面粗糙度等。
结果：模拟结果显示，泄漏气体在管道附近形成了一个较为明显的流动区域。
在周围建筑物遮挡的情况下，这个区域明显受到了阻碍，泄漏气体扩散速度较慢。
与此同时，环境风速的增加对泄漏扩散具有显著影响，较高的风速会加速泄漏气体的扩散。
地面粗糙度也会导致泄漏气体的速度下降，但其影响相对较小。
讨论：城镇燃气管道泄漏扩散的流场特性与泄漏源的位置、周围建筑物的布局以及环境风速等因素密切相关。
在设计和建设燃气管道时，应充分考虑以上因素，减少泄漏事故的发生可能性。
此外，合理的安置泄漏检测装置和应急处理设施，对于及时发现和应对管道泄漏具有重要意义。
结论：通过数值模拟，我们可以模拟城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场特性，并揭示了多个因素对泄漏扩散的影响。
这些结果对于提高城镇燃气管道的安全性具有重要意义。
在今后的研究中，可以进一步考虑更多的因素，提高数值模拟的精度，并结合实地观测数据进行验证，以更好地指导管道设计和安全管理工作通过数值模拟研究，我们成功获得了城镇埋地燃气管道泄漏气体的流场特性和浓度分布。
结果显示，在考虑多重因素的情况下，包括环境风速、周围建筑物的遮挡效应和地面粗糙度等，泄漏气体在管道附近形成了一个明显的流动区域。
氯气泄漏扩散计算模拟
氯气泄漏扩散计算模拟（1）氯气泄漏扩散过程氯气管道、阀门、压力表或液氯钢瓶的材质、焊缝以及腐蚀造成的强度下降等设备缺陷原因都可能引起容器破裂从而引发氯气泄漏,使氯气迅速扩展。
氯气属于重气，它泄漏时的扩散机理与一般烟囱热污染性烟羽的扩散完全不同,它在地表的释放可分为三个过程。
初始阶段:气云刚形成的阶段，主导其运动的作用力为释放的惯性及外界的平均风速.重力扩展阶段：初始的动量消失后,主导作用为重力及外界的湍流扰动，由于重力使气团下降到地表拓展范围,而且稀释作用主要靠大气湍流以及气云下降引起的湍流卷增作用引入外界空气。
被动扩散阶段：当气云经一段时间混合稀释后，其密度和温度或浓度逐渐接近外界空气,主要靠大气的湍流。
（2）氯气危害浓度根据有关资料，氯气的半数致死浓度,即引起实验染毒动物半数死亡的毒物浓度为850mg/m3。
氯的最高允许浓度为1mg/m3，即在一个工作日内任何时间都不应超过的浓度。
选取浓度850mg/m3（283ppm）、300mg/m3(100ppm）、90mg/m3（30ppm）、30－90mg/m3(10－30ppm）、15mg/m3（5ppm）、5mg/m3（1。
7ppm）和1mg/m3（0.3ppm）7种浓度分别计算氯气泄漏的影响范围.浓度伤害分区危害程度Mg/m3ppm850 283 深吸入少量可能危及生命300 100 致死区(A区）可能造成致命性损害90 30 重伤区（B区）引起剧咳30～90 10~30 轻伤区（C区) 刺激咽喉，引起剧咳（3)液氯泄漏量计算流体泄漏速度可用流体力学的柏努利方程计算。
其泄漏速度为：()gh p p A Cd Q 220+-••=ρρ(7-1）式中Q 0——液体泄漏速度，kg/s; Cd ——液体泄漏系数； A ——裂口面积，m 2； ρ——泄漏液体密度,kg/m 3; P--容器内介质压力，Pa; P 0——环境压力，Pa ； g —-重力加速度，9.8m/s 2； h ——裂口之上液位高度，m 。
基于COMSOL模拟开裂混凝土中的氯离子扩散行为
基于COMSOL模拟开裂混凝土中的氯离子扩散行为【摘要】本文基于COMSOL模拟了开裂混凝土中氯离子扩散的行为。
在介绍了研究背景、研究目的以及意义和价值。
在分析了混凝土中氯离子扩散行为的影响因素，选择了COMSOL模拟方法，并对模拟结果进行了分析，探讨了氯离子扩散的影响因素以及开裂对氯离子扩散的影响。
在总结讨论了模拟结果，描述了混凝土中氯离子扩散的特点，并展望了未来的研究方向。
通过本文的研究，可以更好地了解混凝土中氯离子扩散的机理，为混凝土结构的耐久性设计提供参考依据。
【关键词】氯离子扩散、混凝土、开裂、COMSOL模拟、影响因素、特点、研究背景、研究目的、意义和价值、模拟结果分析、影响因素探讨、结论、未来研究展望1. 引言1.1 研究背景混凝土是建筑工程中常用的材料，但长期暴露于潮湿环境中会导致混凝土中氯离子的渗透和扩散，从而引起混凝土的腐蚀和劣化。
氯离子是混凝土中最主要的侵蚀物质之一，其扩散行为对混凝土的性能和持久性有着重要的影响。
研究混凝土中氯离子的扩散行为，对于混凝土的耐久性和使用寿命具有重要意义。
目前，通过实验方法来研究氯离子在混凝土中的扩散行为存在着一些局限性，如难以精确控制实验条件和测量参数等。
利用数值模拟方法对混凝土中氯离子的扩散行为进行研究具有重要意义。
COMSOL 是一种流行的有限元软件，可以模拟多物理场耦合问题，适合用于研究混凝土中氯离子扩散行为。
通过COMSOL模拟可以更加精确地控制参数，模拟不同情况下氯离子在混凝土中的扩散行为，为混凝土耐久性研究提供了有效的工具。
本研究旨在利用COMSOL软件，模拟开裂混凝土中氯离子的扩散行为，探讨开裂对氯离子扩散的影响，为混凝土结构的设计与维护提供理论支持。
1.2 研究目的研究目的是通过COMSOL模拟开裂混凝土中的氯离子扩散行为，探讨氯离子扩散行为受混凝土中开裂的影响，分析开裂对氯离子迁移的影响机制，揭示混凝土开裂对氯离子扩散行为的影响规律。
氯气泄漏模拟
氯碱厂氯气泄漏事故后果模拟分析崔作民 游建彬1）氯气管道本项目电解工序产生的湿氯气经洗涤、冷却、干燥、加压后，氯气管道压力为0.25MPa （绝对压力），温度为281.9K(当地年平均气温8.9℃)；假设管道某处出现一泄漏点，裂口呈三角形，面积为1.2×10－5m 2（即12mm 2,相当于直径为3.9mm 的孔）。
2）泄漏模型气体从裂口泄漏的速度与其流动的状态有关。
当下式（1）成立时，气体流动属音速流动；当下式（2）成立时，气体流动属亚音速流动。
P 0P≤ [2k + 1]k k - 1式中：P 0－环境大气压力，Pa ；P －容器或压力内压力（绝对），Pa ；k －气体的绝热指数，即定压比热C P 和定容比热C V 之比。
气体呈音速流动时，其泄漏量可按（3）式计算：Q = C d A P √MkRT 2k + 1()k + 1k - 1气体呈亚音速流动时，其泄漏量可按（4）式计算：Q =Y C d A ρ√MkRT 2k + 1()k + 1k - 1 式中：Q －气体泄漏速率，kg/s ；Cd －气体泄漏系数，裂口形状为圆形取1.00，三角形取0.95，长方形取0.90；A －裂口面积，m 2； M －气体相对分子量； R －气体常数（8.314J/mol ·K ）；T －气体的储存温度，K ； ρ－气体密度，kg/m 3；Y －气体膨胀因子，按式（5）计算； P 0> [2k + 1]k k - 1P （1） （2） （3）（4）Y =1k - 1k + 12P P 0[ 1 - (P 0P )()()()2k k - 1k k - 1k + 1√] 3）模型计算（1）判断气体流动状态查得，氯气的绝热指数k=1.35，P 0=103300Pa ，P=250000Pa ，根据（1）、（2）式判别，经计算符合（1）式，即气体泄漏呈音速流动。
（2）计算泄漏量气体呈音速流动，按式（3）计算泄漏量。
基于COMSOL模拟开裂混凝土中的氯离子扩散行为
基于COMSOL模拟开裂混凝土中的氯离子扩散行为混凝土是建筑工程中应用广泛的材料之一。
然而，混凝土在长期使用过程中会受到多种环境因素的影响，例如氯离子的入侵与扩散。
氯离子是混凝土结构中最常见的污染物之一，经常伴随着水和气氛中可引起腐蚀的化学物质。
因此，针对开裂混凝土中的氯离子扩散问题进行研究，对于混凝土结构的使用寿命和安全性具有重要的意义。
目前，COMSOL Multiphysics软件已经成为了研究混凝土开裂问题中常用的一种工具。
本文基于COMSOL Multiphysics软件，研究了开裂混凝土中氯离子的扩散行为。
1. 模型建立在计算机模拟前，需要对氯离子在混凝土中扩散的物理机制进行分析。
这里我们采用了Fick扩散定律，本质上是一种基于浓度梯度的扩散模型。
在本模型中，我们针对混凝土中的开裂以及氯离子的扩散进行建模和分析。
开裂混凝土可以看做一个具有多孔性的介质，其中孔隙模型对于模拟氯离子扩散行为有着极大的影响。
因此，我们采用了孔隙模型对混凝土进行建模。
同时，开裂混凝土内存在微裂纹，这些微裂纹具有不连续性，可以看作孔隙介质中的小孔隙，并产生竖向通道，这些通道对于氯离子的扩散速度有着较大的影响。
2. 模型求解采用COMSOL Multiphysics软件，我们将开裂混凝土视为一个多孔介质，在该介质中建立方程，进行氯离子的扩散行为仿真计算。
在计算过程中，我们使用了如下方程：$$\frac{\partial C}{\partial t}=\nabla\cdot(D[\nabla C+\frac{C}{RT}\nabla\mu])$$其中$C$是氯离子的浓度，$t$是时间，$D$为扩散系数，$\mu$为化学势，$R$为理想气体常数，$\nabla$为梯度算子。
在实际计算过程中，我们需要先对混凝土进行网格划分，得到混凝土的几何模型。
根据模型中预设的参数，COMSOL Multiphysics软件可以计算出混凝土中氯离子的浓度随时间的变化规律，从而得到其扩散行为。
混凝土中氯离子扩散的数值模拟研究
混凝土中氯离子扩散的数值模拟研究一、研究背景和意义混凝土作为建筑结构材料，其性能与服务寿命直接影响着建筑物的安全和可靠性。
然而，混凝土在使用过程中会受到多种外界因素的影响，其中最常见的腐蚀因素之一就是氯离子。
氯离子在混凝土中的扩散过程会导致混凝土的钢筋锈蚀，从而降低混凝土的强度和耐久性，严重影响建筑物的使用寿命和安全性。
因此，深入研究混凝土中氯离子扩散的机理和规律，对于提高混凝土结构的耐久性和安全性具有重要的意义。
二、研究现状目前，混凝土中氯离子扩散的研究主要采用实验和数值模拟两种方法。
实验方法包括静态浸泡法、电迁移法、自然曝露法等，可以获得较为准确的实验数据，但是实验成本高、周期长、受到实验条件和操作人员技术水平的限制。
数值模拟方法则可以通过计算机模拟混凝土中氯离子扩散的过程，快速、准确地得到相应的结果，具有时间和空间的连续性，可以对扩散机理进行深入研究。
三、研究内容和方法本研究旨在通过数值模拟的方法，深入研究混凝土中氯离子扩散的机理和规律。
具体研究内容包括：1.建立混凝土中氯离子扩散的数值模型：采用有限元方法建立混凝土中氯离子扩散的数值模型，考虑混凝土的孔隙度、温度、湿度等因素对氯离子扩散的影响。
2.验证数值模拟结果的准确性：通过与现有实验数据的对比验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
3.分析氯离子扩散的机理和规律：通过数值模拟分析氯离子在混凝土中扩散的机理和规律，探讨影响氯离子扩散的因素及其相互作用关系。
4.评估混凝土结构耐久性：根据数值模拟结果，评估混凝土结构在不同氯离子浓度下的耐久性，为混凝土结构的设计和维护提供科学依据。
本研究采用的主要方法为数值模拟，具体步骤包括：1.建立数值模型：采用有限元方法建立混凝土中氯离子扩散的数值模型，考虑混凝土的孔隙度、温度、湿度等因素对氯离子扩散的影响。
2.设置边界条件：根据实际情况设置模型的边界条件，包括氯离子的初始浓度、混凝土表面的氯离子浓度、环境温度、湿度等。
氯盐环境下结构混凝土中氯离子扩散数值模拟
-
式中：t—表示结构使用年限(a)。
2.2
除冰盐混凝土中氯离子扩散数值模拟
混凝土结构而言，混凝土氯离子扩散系数 DCl 将受到 环境温湿度、扩散深度以及混凝土自身特性等众多因 素影响，其中最主要是受到混凝土水化龄期的影响。 目前，公认的水化龄期依赖性关系式如(1)式所示
9.568 9.784 10.368 3.850 3.855 4.103 4.116 11.099 11.149 11.159 6.125 6.327 6.560 6.633
0.3055 0.3587 0.3902 0.1335 0.1569 0.1742 0.1829 0.4298 0.5719 0.6922 0.2035 0.3009 0.3784 0.4102
[7] -
散行为进行数值模拟，为分析氯离子在结构混凝土中 的扩散规律提出一种有限元手段。
1
盐雾侵蚀试验结果的数值模拟
课题组进行了应力状态下混凝土构件的氯盐侵
蚀试验[8]。试验将混凝土试件分为无应力、受拉以及 受压三种工况，试件尺寸为 100×100×400mm，在 FQY25 型盐雾箱用 5%的 NaCl 溶液进行喷雾，时间 60 天。这里，将文献[8]中根据试验结果求得的混凝 土表面 Cl 浓度 C S 以及 Cl 扩散系数 DCl 作为已知量， 并将它们视为常量(由 Fick 扩散模型求解时也视它们 为常量)，用 FEMLAB 有限元数值分析软件来对试验 结果进行模拟，验证用 FEMLAB 中的“扩散”模块 进行 Cl 扩散行为分析的可行性与合理性。
0.1842 0.2178 0.2353 0.0572 0.0673 0.0772 0.0812 0.2408 0.3723 0.4804 0.1079 0.1616 0.2060 0.2242
基于COMSOL模拟开裂混凝土中的氯离子扩散行为
基于COMSOL模拟开裂混凝土中的氯离子扩散行为混凝土是一种常见的建筑材料，它具有良好的抗压性和耐久性。
混凝土在长期使用过程中可能面临氯离子侵蚀的问题，这会导致混凝土的开裂和损坏。
研究混凝土中氯离子扩散的行为对于预防混凝土的氯离子侵蚀具有重要意义。
COMSOL Multiphysics是一款用于多物理场仿真的工程仿真软件，能够模拟多个物理场之间的相互作用，包括结构力学、传热、电磁场等。
利用COMSOL可以对混凝土中氯离子扩散的行为进行仿真模拟，从而研究混凝土中氯离子的扩散规律和影响因素。
混凝土中的氯离子扩散过程是一个复杂的多物理场问题，涉及到扩散传输、结构力学和化学反应等多个方面。
混凝土的孔隙结构对氯离子扩散起着重要作用。
混凝土是一种多孔材料，其孔隙结构对其渗透性和扩散性能有着直接影响。
混凝土的力学性能也会受到氯离子侵蚀的影响，氯离子侵蚀会导致混凝土的孔隙结构破坏，从而影响其力学性能。
氯离子与混凝土中的水泥基体和骨料等物质也会发生化学反应，这些化学反应也会影响氯离子的扩散行为。
基于以上考虑，可以利用COMSOL对混凝土中氯离子扩散的行为进行仿真模拟。
首先需要建立混凝土的多物理场模型，包括结构力学、传质传热和化学反应等方面。
需要对混凝土材料的性能参数进行建模，包括孔隙结构参数、弹性模量、渗透率、氯离子扩散系数等。
然后，可以利用COMSOL进行实际仿真计算，得到混凝土中氯离子扩散的行为及其影响规律。
在COMSOL中进行混凝土中氯离子扩散的仿真模拟可以为混凝土的氯离子侵蚀问题提供重要参考，有助于优化混凝土材料的设计和配方，提高混凝土的抗氯离子侵蚀能力。
这种仿真模拟方法还可以为混凝土材料的性能评价和寿命预测提供新的研究思路和技术手段。
利用COMSOL对混凝土中氯离子扩散进行仿真模拟具有重要的理论意义和实际应用价值。
庭院燃气管网燃气泄漏扩散规律数值模拟分析
庭院燃气管网燃气泄漏扩散规律数值模拟分析摘要：随着城市燃气管网的不断发展，庭院燃气管网也随之发展。
近年来在很多庭院燃气管网建设中仍发现存在一些安全隐患。
文章以某居民小区的庭院燃气管网为研究对象，运用数值模拟方法对其进行了泄漏扩散规律的研究。
结果表明：当泄漏点处于庭院中心时，泄漏气体浓度达到最高值，而当泄漏点处于庭院外围时，泄漏气体浓度变化幅度较小，在局部区域达到一个稳定值。
关键词：燃气；泄露；数值模拟1.引言庭院燃气管网是指在建筑物内或城市地下管网周围，将各种用气终端（主要为室内用气）接入到庭院中用气系统，其安全管理责任相对于室外的燃气管网来说，更加严格。
是燃气输送的重要途径之一。
因其在使用中所占比例较大且具有一定安全性而被广泛应用于住宅小区、商业综合体和工业生产等领域。
庭院燃气管网的建设不仅要考虑经济性问题，还要考虑到施工进度以及运营成本等方面的因素。
因此在建设中，不仅要考虑如何降低工程造价，还应注意到其是否存在安全隐患及后期如何维护管理。
我国对庭园燃气管网安全的管理工作要求十分严格，由于庭院燃气管道和用户设施之间的相对独立性、隐蔽性和空间狭小性，使得其事故隐患较为突出，对人们的生命财产造成严重的损失。
庭院燃气管网内存在各种类型的泄漏形式：管道内泄漏、自然泄漏；以及与建筑物相连的管道及附属设施漏气、气体浓度异常等。
庭院燃气管网内各类泄漏形式所产生的气体流动和扩散规律不尽相同，通过数值模拟可获得相关规律。
本文将以某庭院燃气管网为例进行数值模拟研究。
1.物理模型及边界条件物理模型：庭院燃气管网几何尺寸为长300 mm，宽120 mm，高180 mm。
边界条件：气体流场为湍流流动。
考虑到模拟时采用网格，计算区域内所有边界条件都是通过用户定义进行设置。
初始条件：气态燃气分子在大气中扩散的过程中，温度和压力会不断变化，当气态燃气浓度发生变化时，会影响气体浓度分布及扩散的规律。
由于空气对气态燃气的密度、温度影响很小，所以选择气态燃气浓度分布作为初始条件。
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建 筑 物 对 氯 气 泄 漏 扩 散 影 响 的数 值 模 拟
吴玉剑 ， 旭海 ， 智灏 潘 孙 （ 南京 工业 大学 城 市建设 与安全 工程 学 院， 苏 南京 ２ ０ ０ ） 江 １ ０ ９
摘 要 ： 于 Ｆ Ｎ 软 件 的 物 质 传 输 模 块 建 立 氯 气 泄 基 Ｉ ＵＥ Ｔ
时变 化 ， 且 变 化 相 当 剧烈 ， 时又 由 于地 形 的 阻 塞 与 分 而 同 流 ， 散 过 程 远 比平 坦 地形 复杂 ， 使 模 型 的 预 测 与 实 际 扩 这
慎 就 会 酿 成 事 故 ， 国 家 和 人 民 的 生 命 财 产 造 成 破 坏 和 给 损 失 。据 统 计 ， 气 是 我 国 重 气 事 故 发 生 率 最 多 的危 险 氯 化 学 品之 一 。 目前 ， 内外 有 关 氯 气 泄 漏 扩 散 的 事 故 很 国
多 ， 仅 影 响 到 企 业 本 身 的 安 全 ， 至 影 响 到 区域 的公 共 不 甚
大 的危 害 。另 外 ， 实 际发 生 的气 体 泄 漏 扩 散 事 故 中 ， 在 泄
漏 气 体 往往 沿地 表 进 行 扩 散 ， 散 过 程 中易 受 地 表 状 况 扩 （ 建 筑 物 等 ） 影 响 ， 时 地 形 条 件 是 影 响其 扩 散 行 为 如 的 此 的 重要 因素 。 由于 地 形 的 影 响 ， 度场 、 场 和 湍 流场 随 温 风
漏 扩散 模 型 。考 虑 建 筑物 对 氯 气泄 漏 扩 散 的 影 响 ， 对 不 同 的 针
建 筑物 宽度 、 度 、 漏 口与 建 筑 物 的 距 离 以及 泄 漏 口与 建 筑 高 泄
物 的相 对位 置 等 对 氯 气泄 漏 扩 散 进 行 数 值 模 拟 。结 果 表 明 ： 随 着 建 筑物 宽度 增 加 ， 气体 的 高 浓度 区逐 渐 从 建 筑物 两侧 转 移 到 建 筑物 顶 部 ； 着 建 筑 物 高 度 增 加 ， 体 的 高 浓 度 区逐 渐 从 建 随 气
文 章 编 号 ：０ ９ ０ ２ （ Ｏ ） １ ９ ９ ４ １ ０ — ０ ９ ２ １ １ —０ ３ —０ Ｏ
压缩 流 体 的 运 动 ， 以 大 气 边 界 层 中 的 不 可 压 流 体 可 用 所
Ｎａ ｉｒ ｔ ｋ ｓ方 程 描 述 ， 式 （ ） （ ） ｖｅ —Ｓ ｏ ｅ 见 １ 、２ 。
低 ； 漏 源在 建 筑物 下风 向 时 ， 建 筑 物 背部 回 流 风 场 的 影 响 ， 泄 受
１ １ 扩 散 过 程 基 本 方 程 ． 重 气 在 边 界 层 中 的传 送 和 扩 散 过 程 都 是 通 过 湍 流输 送 来 实 现 的 。计 算 流 体 力 学 中用 于 描述 重 气 在 中性 大气
中湍 流 扩 散 的 三 维 非 定 常 方 程 主 要 有 连 续 性 方 程 、 量 动
气体 向建 筑 物 方 向 扩 散 并 逐 渐 向 两 侧 扩 散 ， 时使 气 体 积 聚 在 同 此 不 易扩散 ， 致 泄 漏 源和 建 筑物 背风 侧 的 气体 浓 度 较 高 。 导
关 键 词 ： ＵＥＮＴ；氯 气 ；泄 漏 扩 散 ；数 值 模 拟 ＦＬ 中 图 分 类 号 ： １． ， Ｘ９ ３ ４ ＴＵ９ ２ ７ 文 献标 志码 ： Ａ
方 程 、 量 方 程 、 分 方 程 及 气 体 混 合 物 状 态 方 程 。 与分 能 组 子 扩 散 相 比 ， 气 边 界 层 中湍 流 将 大 大 加 强 气 云 与 大 气 大 的 动 量 、 量 和 质 量 的 传 递 。 由于 在 低 层 大 气 中风 速 比 热 声 速 小 得 多 ， 以 把 空 气 中质 点 的平 均 运 动 看 作 是 不 可 可
ห้องสมุดไป่ตู้
安全 ， 其扩散过程进行研究具有一定的现实意义 。 对
１ 物 理 描 述
筑物 顶 部 转 移 到 建 筑 物 两 侧 ； 着 距 离 的 增 大 ， 过 建 筑 物 的 随 越
气体 增 加 ， 建 筑物 下 风 向 的 气 体 浓 度 就 越 高 ； 漏 源距 离地 在 泄 面越 高 ， 漏 气 体扩 散 至 地 面 的 垂 直 距 离增 大 ， 相 同 的 泄 漏 泄 在 源 强度 和 气 象 条 件 下 ， 散 至 地 面 同 等 距 离 处 的 气 体 浓 度 越 扩
化工 生 产 、 输 、 存 和 使 用 过 程 中 涉 及 各 种 类 型 的 运 储 易 燃 易爆 、 毒 有 害 的危 险 物 质 ， 旦 发 生 泄 漏 事 故 ， 有 一 将
虫 ＋ Ｄ
ｔ ’ ａｚ ，
（ＤＵｉ） 一 ０ １
（ １）
会 造成 严 重 的经 济 损 失 以 及 人 员 伤 亡 ， 时 对 环 境 造 成 同
速度 ， ／ ； ｍ２ ｓｐ为混 合 气 体 密度 ，ｇ ｍ３ ｐ为 绝 对 压 力 ， ａ／ ｋ／ ； Ｐ ；ｔ ｚ 为 流体 的湍 流粘度 ，ｇ （ ・ｓ ； 为脉 动速度 ， ｓ ｋ ／ ｍ ） ｍ／ 。
１ ２ 湍 流 模 型 的选 择 ． 用 湍 流模 型 来 封 闭 以上 方 程组 。 准 一∈ 型 适 合 完 标 模
重 气 泄 漏 后 易 在 地 面 和低 洼 处 积 聚 ， 散 时 存 在 一 个 “ 扩 坍 塌 ” 程 ， 而 使 得 横 向 污 染 距 离 大 ， 云 高 度 低 且 高 浓 过 因 气 度 区域 持 续 时 间 长 ， 时 间 内污 染 程 度 加 剧 ， 易 造 成 更 短 容
式 中 ： 为 （ ，） 个坐 标方 向上 的速度 ， ｓｇ为重力 加 ， ｚ 三 ｍ／ ；
不 可逆 的影 响 。根 据 原 劳 动 部 的有 关 统 计 数 据 ， 因毒 在 物 泄 漏 造 成 的人 员 伤 亡 中 ， 有 ９ 与 重 气 泄 漏 有 关 。 约 Ｏ
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