外浮顶储油罐密封圈油气扩散大涡模拟研究

摘要

采用大涡模拟高精度流场计算方法对外浮顶罐密封圈泄漏油气的扩散规律进行研究.建立油气扩散的大涡模拟计算模型,给出控制方程和求解方法,基于实验数据验证了数值解法的准确性.通过数值模拟,研究不同液位储罐瞬态绕流风场的旋涡分布和演变过程,分析泄漏位置、液位对10×104 m3外浮顶储油罐罐顶油气分布和可燃区的影响规律.研究结果表明,当液位较低时,在旋涡的输运作用下,上风侧油气浓度高于下风侧,且可燃区范围较大;随着液位升高,输运作用降低,油气聚集在泄漏口附近,可燃区范围逐渐减小.当油气沿整个环向密封圈均匀泄漏时,油气浓度最高值位于迎风面左右两侧45°附近.当油气分别从上风侧、侧风向和下风侧泄漏时,低液位储罐的可燃区范围由大到小依次为下风侧、侧风向、上风侧;满液位储罐的可燃区范围由大到小依次为侧风向、上风侧、下风侧,低液位储罐的可燃区范围比高液位储罐高1.3～1.7倍.该研究结果可对大型外浮顶油罐起火事故预防提供理论支持.