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摘 要

可燃物质泄漏并被立即点燃形成喷射火灾，产生大量的热辐射，热辐射会对周围环境产生影响，形成多米诺效应，引发更多、更为严重的灾害。这类火灾引发的事故不仅危险性大，而且发生的频率也比较高。因此，对于喷射火灾的研究是非常有必要的。只要研究喷射火灾的特征，才能更好的预防喷射火灾的发生，减少喷射火灾造成的损失。近年来喷射火的研究已成为国内外研究人员所关注的热点。

本文通过阅读大量的文献资料和学习fluent的相关软件，对喷射火灾进行模拟研究。首先做出合理假设，用Gambit软件建立物理几何模型，以便更好地设置初始条件和边界条件，紧接着划分网格。最后利用Fluent软件的后处理器来模拟高压输送管道气体泄漏引起的喷射火灾事故，分析喷射火的内部温度分布的规律。通过得到的结论，对喷射火灾所引发的事故提出相应的措施，为在实际喷射中能够减少较大的损失。

关键词：喷射火 火灾特性 热辐射 Fluent 数值模拟

Simulation of large scale jet fire combustion based on FLUENT

Abstract

Combustible material leaks and is immediately ignited to form a fire, resulting in a lot of heat radiation, thermal radiation will have an impact on the surrounding environment, the formation of domino effect, triggering more and more serious disasters. The fire caused by such accidents is not only dangerous, but also the frequency of occurrence is relatively high. Therefore, the study of jet fire is very necessary. As long as the characteristics of spray fire, in order to better prevent the occurrence of jet fire, reduce the loss caused by jet fire. In recent years, the study of fire has become a hot topic of concern to researchers both at home and abroad.

In this paper, by reading a lot of literature and learning fluent related software, spray fire simulation study. First make a reasonable assumption, use Gambit software to create a physical geometry model, in order to better set the initial conditions and boundary conditions, followed by the division of the grid. Finally, the post-processor of Fluent software is used to simulate the fire accident caused by gas leakage in high-pressure conveying pipeline, and the internal temperature distribution of spray fire is analyzed. Through the conclusion, the corresponding measures are put forward for the accident caused by the fire, which can reduce the large loss in the actual injection.

Key words: spray fire; fire characteristics; thermal radiation; Fluent; numerical simulation

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究目的及意义 2

1.2 国内外研究概况 2

1.2.1 国外研究概况 2

1.2.2 国内研究概况 3

1.3 研究内容 4

1.4 研究路径 4

第二章 大尺寸喷射火燃烧过程研究 5

2.1 燃烧过程研究 5

2.2 热辐射原理及破坏准则 6

2.2.1 火灾的热量传递方式 6

2.2.2 热辐射伤害破坏准则 7

2.3 典型火灾模拟理论介绍 8

2.3.1 喷射火介绍 8

2.3.2 火灾控制方程 11

第三章 Fluent软件数值模拟概述 13

3.1 Fluent软件简介 13

3.1.1 Fluent的湍流模型 13

3.1.2 Fluent的边界条件 15

3.2 Fluent数值模拟概述 16

3.2.1 Fluent软件的计算工作步骤 16

3.2.2 Fluent程序求解问题 17

3.2.3 Fluent程序的应用范围 18

3.2.4 显示计算结果 18

第四章 喷射火数值模拟分析 20

4.1 模拟区域 20

4.1.1 几何建模 20

4.1.2 边界条件和初始条件 21

4.1.3 划分网格 22

4.2 湍流模型设置 23

4.2.1 标准模型 23

4.2.2 组分运输与化学反应模型 23

4.3 模拟结果对比分析 25

4.3.1 不同风速模拟结果及分析 25

4.3.2 不同泄漏速度模拟结果及分析 30

4.4 喷射火模拟中存在的问题 33

第五章 结论 35

5.1 结论 35

5.2 展望 35

参考文献 37

致谢 39

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.1.1 研究背景

可燃物质泄漏并被立即点燃形成喷射火灾，产生大量的热辐射，热辐射会对周围环境产生影响，形成多米诺效应，引发更多、更为严重的灾害。这类火灾引发的事故不仅危险性大，而且发生的频率也比较高。因此，对于喷射火灾的研究是非常有必要的。只要研究喷射火灾的特征，才能更好的预防喷射火灾的发生，减少喷射火灾造成的损失。因此，进一步研究喷射火的特征对减少喷射火灾的事故是非常有重要的^[1]。

近30年来，国内外连续发生了由于各种原因导致喷射火灾，这些事故严重威胁人类的生命与健康，一旦发生事故，其后果将会是非常严重。表1-1是国内外发生的典型喷射火灾事故^[2]。

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