安全工程系本科中期检查报告

论文题目基于Fluent的地下综合管廊天然气泄漏模拟及分析选题来源口国家级、口省部级、口厅局级、口横向、☑自拟论文类型口工程设计、口理论研究、口实验研究、☑计算机软件、口综合论文中期检查日期2024年4月是否涉密口是☑否一、研究内容1、课题主要研究内容基于flut的地下综合管廊天然气泄漏模拟及分析其主要研究内容涵盖了模型型建立、参数设置、泄漏过程模拟、结果分析等方面。通过Flut软件，可以构建地下综合管廊的三维模型，并设定相应的流体参数和边界条件。进而模拟天然气在管廊中的泄漏过程，分析泄漏后流体的流动状态、扩散范围以及浓度分布。通过可视化结果，可以评估泄漏对管廊结构安全、人员安全以及环境安全的影响，为管廊的安全管理和应急预案制定提供科学依据。本文的具体研究内容如下：(1)阐述管道泄漏模型，以及模拟仿真的技术理论。介绍管道泄漏研究和仿真建模技术的发展，以及在其他工程取得的成果，为地下综合管廊天然气泄漏事故与模拟仿真的相结合提供可能性和理论支持。(2)运用Space Claim建立简化后的地下综合管廊三维模型，然后通过分析提前预设好泄漏管道的相关尺寸及参数，确定对应的边界值，引入可能对泄漏事故造成影响的几种因素作为模拟仿真时的变量。结合CFD相关技术选择Fluent模拟仿真软件进行模拟仿真得出泄漏时天然气在管廊中扩散的规律并对结果进行定性、定量分析、无关性分析确保模拟结果真实可靠。随后模拟分析相关变量对天然气泄漏事故的影响大小。(3)针对模拟仿真的结果对天然气管道如何选择参数可以减小事故危害提出建议，从而减少相关事故造成的危害。(4)对论文的研究成果进行归纳和总结，提出文章不足并对后续工作进行展望。2、课题与安全工程专业契合度描述基于Flut的地下综合管廊天然气泄漏模拟及分析课题与安全工程专业具有非常紧密的契合度。这一课题不仅涉及安全工程领域的基本理论和方法，而且充分利用了Fluent这一强大的流体仿真工具，为地下综合管廊的安全管理提供了新的视角和解决方案。我认为该课题与安全工程专业的契合度主要可以体现在以下几个方面：(1)地下综合管廊作为现代城市基础设施的重要组成部分，其安全性直接关系到城市的安全稳定运行。而天然气作为管廊中常见的能源输送介质，其泄漏事故一旦发生，往往带来严重的后果。因此，对地下综合管廊天然气泄漏进行模拟和分析，对于预防和控制安全风险具有重要意义。安全工程专业注重培养学生在工程实践和生产安全方面的知识和技能，而基于Fluent的地下综合管廊天然气泄.1-漏模拟正是对这一能力的实际应用和检验。(2)Fluent软件在流体仿真领域的广泛应用和卓越性能，为地下综合管廊天然气泄漏模拟提供了有力的技术支持。Fluent具有丰富的物理模型、数值方法和前后处理功能，能够准确模拟天然气在管廊中的流动、扩散以及与其他物质的相互作用过程。这使得模拟结果更加接近实际情况，为安全分析提供了可靠的数据支持。而地下综合管廊天然气泄漏模拟正是一个典型的流体动力学问题，涉及到气体在封闭空间内的扩散、对流和传热等复杂过程。通过Fluent进行模拟，可以准确地预测泄漏事故的发展趋势，为应急响应和事故处置提供科学依据。(3)基于Flut的模拟分析还可以帮助安全工程专业人员深入了解天然气泄漏事故的影响因素和规律。例如，通过模拟不同泄漏孔径、泄漏压力、风速和风向等条件下的泄漏情况，可以分析泄漏速率、扩散范围以及浓度分布等关键参数的变化规律。这有助于揭示泄漏事故的机理和特征，为制定针对性的安全防护措施提供科学依据。(4)在安全工程中风险评估是至关重要的一环。基于Flut的模拟结果可以为风险评估提供重要的参考依据。通过模拟不同场景下的泄漏事故，可以评估其对人员安全、环境影响以及财产损失等方面的潜在风险。这有助于制定合理的风险控制策略，降低泄漏事故发生的概率以及影响后果。通过对这一课题的研究可以加深对风险评估方法的理解和应用，提升风险评估的准确性和有效性。(5)基于Funt的模拟分析还可以为地下综合管廊的安全管理和应急响应提供有力支持。通过模拟分析，可以预测泄漏事故的发展趋势和可能的影响范围，为应急决策提供科学依据。同时，模拟结果还可以用于指导应急演练和培训，提高应急响应的效率和准确性。这一课题不仅有助于推动Flut等先进软件在安全工程领域的应用和发展，同时也为安全工程专业提供了丰富的实践案例和研究素材。-2-二、研究方案设计1、研究方法地下综合管廊天然气泄漏是一个复杂且重要的研究领域，涉及到流体动力学、传热学等多个学科。通过将其泄漏过程进行模拟仿真可以分析天然气管道泄漏后的扩散过程，评估其对周围环境的影响，以及预测潜在的安全风险。同时，进一步深入分析模拟结果，可以为管廊的安全设计、应急处置以及事故预防提供重要的理论依据。经过调查研究本文采用Space Claim建立简化后的地下综合管廊三维模型，采用Fluent进行模拟仿真：(l)Space Claim:Space Claim采用直接建模思想，使用户能够以直观的方式对模型进行直接编辑和操作，无需关注模型的建立过程。它提供了一套简便易用的几何操作工具，可以读入并处理各种不同格式的几何文件，包括DXF、DWG等2D数据格式，方便用户进行后续的三维模型构建。此外，SpaceClaim还具有强大的几何修复和参数化功能，可以自动修正几何模型中的错误和孔洞，保证模型的正确性，并支持对模型进行参数化设计，快速推导设计方案。在功能方面，Spac心Claim拥有四大主要建模工具，包括直接建模工具、合并工具、填充工具和测量工具等，这些工具能够满足用户在设计和编辑过程中的各种需求。此外，Space Claim还支持多种标准数据交换格式，如ACIS、STEP、IGES等，方便用户与其他CAD软件进行数据交换。但是由于直接建模软件没有草图、特征等逻辑树目录结构，导致建模逻辑不清，无法通过草图和特征修改模型，这在一定程度上限制了其在工程设计领域的应用。(2)Fluent:Fluent模拟仿真软件是一款功能强大的流体动力学仿真工具，广泛应用于各个工程领域。该软件由美国ANSYS公司开发，基于先进的数值计算方法和算法，能够模拟和分析流体流动、传热、化学反应等复杂现象。该软件能够处理各种复杂流体流动问题，包括不可压缩流动、可压缩流动、多相流动、湍流以及换热等其功能十分全面。并且软件还内置了多种物理模型和求解器，能够模拟各种复杂的流体现象，如流动的速度、温度、压力以及浓度分布等。相比起其他市面上的CFD软件Fuet拥有更直观易用的操作界面，用户可以通过简单的操作完成模型的建立、网格的划分、边界条件的设定以及求解器的选择等步骤，大大降低了使用门槛。除此之外软件还提供了丰富的后处理工具，用户可以对仿真结果进行可视化处理，如绘制流线图、云图、矢量图等，以便于分析和理解仿真结果。虽然unl能够处理大多数流体流动问题，但在某些特定场合下可能不适用，如超高粘度流体的流动液面变化模拟和微尺度流动模拟等。在这些情况下，使用Fluent可能无法得到理想的结果。综上所述总的来说，Space Claim是一款功能强大的三维实体直接建模软件，具有直观易用、高效快速、兼容性强等优点，但在建模逻辑方面存在一定的局限性。Fut在流体动