基于fluent软件的加氢站氢气泄漏模拟分析(开题)

本科毕业论文开题报告论文题目基于fluent软件的加氢站氢气泄漏模拟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、☑计算机仿真、口综合论文开题日期是否涉密口是☑否一、立题依据1、研究目的和意义当前我国氢能产业正处于快速发展期，中央及地方政府的氢能政策密集出台，氢燃料电池技术快速迭代，推动氢能在交通领域驶入快车道。其中加氢站是氢燃料电池汽车实现商业化的关键基础设施，在氢能产业链中扮演着重要的角色”。根据中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟统计，截至2022年底，我国累计建成加氢站358座，其中在营245座。2022年全国新建加氢站109座，新增加氢站数量位居当年世界第一。到2025年，我国加氢站的建设目标为至少1000座，到2035年加氢站的建设目标为至少5000座。推进加氢站的规划建设，是实现碳达峰、碳中和目标，完成能源结构转型的重要举措四。氢气作为易燃易爆炸的危险品，具有无色无味的特性，在现实情况中泄露后不易被工作人员察觉。具有较低的点火能量，和较宽的爆炸极限，较宽的扩散和燃烧的速率，并且释放大量的热量，加氢站作为大量储存高压氢的场所，有巨大的潜在能量，是重大危险源，应该给予足够的重视。事故案例1937年的兴登堡号事故是氢能利用历史上重大事故之一。经过对事故现场的研究，飞艇着火是因为飞艇着陆时产生的静电火花，导致飞艇着火，此次事件的死伤主要是由飞艇坠落造成的。2016年1月，澳大利亚布里斯班市某企业一个容量8000立方米圆柱型氢气储罐发生泄漏，氢气泄漏量超过7000立方米。2019年5月，韩国江陵市某企业的氢气储存罐发生泄漏爆炸事故，事故造成2人死亡，6人受伤。经调查，事故发生的主要原因是因为工人在水电解制氢试验的过程中操作失误。2019年6月1日，美国加利佛尼亚州发生了一起氢气爆炸事故，造成事故的原因是工人在给一辆大型油罐车装载氢气时储氢罐泄漏爆炸，犀炸使当地氢燃料电池汽车的氢供应中断2019年12月，美国威斯康星州的Args公司的发生了氢气犀炸事故，事故导致火灾发生，未造成人员伤亡。2020年4月，美国北卡罗莱纳州的一座为叉车和卡车等氢燃料电池车提供氢能的加氢站内发生爆炸事故，事故造成多处房屋受损，并无人员伤亡。2021年8月，沈阳市一特种企业内停放的氢气罐车软管破裂，导致车辆爆炸燃烧。救援人员及时赶到现场，火势迅速得到控制，事故并无人员伤亡。氢气的安全性问题包括在储氢、运氢、加氢和氢气利用等各个方面，一直以来都是氢能领域的讨论热点。近年来，挪威、美国、韩国等国家相继发生了加氢站氢气泄漏爆炸事故，给加氢站的建设发展带来了严重的冲击研究高压储气罐泄露的意义在可预测的未来，氢燃料电池汽车有着广阔的发展空间，它具有加注时间短、续航里程长和对环境无污染等优点。然而，由于其配套设施加氢站泄漏爆炸事故频发，其安全性一直备受争议，因此国内外许多学者对加氢站进行了多方面的研究，以希望得到站内氢气泄漏及爆炸的一般规律，为加氢站的危险预防和事故应急处理提供一定的帮助，进而保证氢燃料电池汽车乃至氢能行业健康发展。可以将氢气泄漏分为瞬时泄漏和连续泄漏。瞬时泄漏指发生犀炸导致氢气在一瞬间泄漏：连续泄漏指氢气系统因设计问题、腐蚀或外界因素等，使氢气沿着泄漏口持续泄漏。瞬时泄漏会造成大量的氢泄漏，大量的高压氢气在瞬间释放到空气中，所释放的高压和大量氢气会给人体和周围设备带来严重危害，一旦被点燃就会引发大范围的闪火，对人员和设备构成严重威胁，而当闪火出现在狭小的空间时，就会引发爆炸，产生的超压也会对人体造成严重伤害。若氢气沿泄漏口连续泄漏，并在泄漏点附近被点燃，就会形成氢气喷射火，喷射出的火焰高温会对人体造成伤害。当泄漏持续一段时间后，在气体中形1-成可燃的氢气云团，然后被点燃，就会产生闪火，而如果发生在受限空间内，就会造成爆炸。另外，压力容器还存在物理爆炸的危险，物理爆炸是由于容器内的压力过大而使容器破裂，容器内的压力瞬间释放，以冲击波超压形式对人体造成伤害。2、国内外研究现状和发展趋势国内研究现状李志勇研究了加氢站事故危害影响距离。假设了不同的事故场景，并计算了其事故后果，包括物理爆炸、喷射火、闪火和气云爆炸。结果表明，物理爆炸和密闭空间内气云爆炸的危害效果最大，这表明它们可作为确定安全距离的决定性结果。其次，研究了泄漏量、泄漏压力、泄漏高度、泄漏方向、泄漏直径和风速等因素对氢气犀炸危害距离的影响。在此基础上，提出了提高氢气设备质量、使用更小的容器和采用更小的管道等缓解措施。利用定量研究了加氢站内物理爆炸、闪火、射流火焰和气云爆炸四种典型氢气事故后果，考察储氢压力、泄漏孔径以及风速大小对事故后果的影响规律.研究结果表明：物理爆炸和气云爆炸的有害影响距离最大，可分别作为瞬时泄漏和连续泄漏的决定性后果：物理爆炸、闪火、气云爆炸和射流火焰的有害影响距离均随着储氢压力和泄漏孔径的增大而增大，但在各个方向上的增幅表现出不同的规律：在大风天气条件下，加氢站氢气泄漏事故可造成更为严重的危害。王春雷同通过分析加氢站的特点建立了加氢站安全风险评价模型。通过检查表法对加氢站进行风险识别，利用事故树对泄漏爆炸事故进行定性分析，采用火灾犀炸指数评价法对加氢站进行定量分析，采用数学模型对加氢站泄漏事故进行模拟，得到了各种事故后果的危害影响，最后根据以上研究结果提出了加氢站氢气泄漏爆炸事故的预防措施。吴梦茜@利用FLUENT软件对大规模液氢泄漏扩散过程进行模拟，首先通过同NASA实验的对比，确定了模拟的可靠性，然后对不同的环境温度、外界风速、地表的温度、地面粗糙度和泄漏速度等分别进行数值模拟，得到了大规模液氢泄漏扩散的规律。林业恒通过利用C℉D软件模拟氢气泄漏事故，主要得到以下研究结果：对氢气泄漏扩散过程进行模拟，得到氢气泄漏压力对事故危害的影响远小于泄漏口直径。通过建立加氢站事故事件概率模型，得出储氢压力与安全距离之间的关系。在氢气射流火焰事故中热毁伤准则评估效果要比热通量准则评估效果好：在氢气犀炸事故中，超压冲量准则的评估效果比超压准则的评估效果好。受限空间内氢气泄漏后，天窗的通风效果比风机的通风效果好。何倩圆利用FLACS软件建立加氢站物理模型，模拟了不同工况下储氢罐泄漏扩散和爆炸事故场景，着重研究了隔墙对氢气泄漏和爆炸的影响规律，发现隔墙合适的高度和距离能显著的降低爆炸造成的高温和高压的伤害，提出了加氢站隔墙的设计和建设建议。李静媛利用LACS软件研究了加氢站内氢气泄漏扩散以及爆炸的规律。模拟结果显示，爆炸事故的爆炸强度和危害距离受不同的环境风速、环境温度、点火位置和点火时间的影响薛明喆为了更好地了解液氢加氢站系统和各个关键装备的发展现状，助力我国氢能基础设施的建设，首先给出了液氢加氢站不同发展时期的工艺流程，对氢尤其是液氢的压缩、气化、储存、运输、加注过程与加氢站风险研究分别进行了介绍，最后展望了未来我国液氢加氢站及其关键装备的发展，为液氢加氢站的规模化应用提供参考。邹婉盈建立三维加氢站模型以研究了环境温度、泄漏孔径对高压氢气扩散的影响规律并分析原因，从而划分安全区域范围。进一步研究泄漏孔径下（包括恒定质量流量和非恒定质量流量）、环境温度对喷射火长度的影响，并将得到的热辐射