船舱CO2泄漏模拟分析 ①

李 席， 史正波， 程醒龙， 朱林林， 李宗群， 王传虎,*>

(1.蚌埠学院 硅基新材料安徽省工程技术研究中心，安徽 蚌埠 233030；2.南京理工大学化工学院，江苏 南京 210094；3.蚌埠市神舟机械有限公司，安徽 蚌埠 233030)

0 引 言

船舶工业是国家经济的命脉之一，二氧化碳灭火系统在船舱中广泛应用[1]。近年，因二氧化碳的储存、使用不当可能导致二氧化碳泄漏事故较多，造成人员伤亡及严重的经济损失[2-4]。因此，对船舱二氧化碳泄漏扩散研究分析有重要意义。

顾帅威[5]、刘恩斌[6]、Kang Li[7]等研究了超临界CO2管道泄漏特性。钱新明[8]等阐述管道输送二氧化碳泄漏模型研究进展，提出了CO2管道泄漏的计算模型。陈兵等[9]利用软件模拟研究了含杂质CO2管道输送泄漏扩散规律。

以上研究侧重于CO2在管道内及向开放空间泄漏扩散的研究，对于相对封闭空间的船舱CO2泄漏扩散研究涉及较少，因此，本文采用计算流体力学软件探究船舱二氧化碳泄漏影响因素(泄漏速度、阻碍物高度和倾斜角)，为船舱CO2泄漏事故产生、预防及处置提供参考。

1 计算模型

1.1 基本假设和控制方程

为简化分析，做出如下基本假设：

(1)整个过程没有热量传递；

(2)在泄漏过程中，不发生相态变化和化学反应；

(3)二氧化碳泄漏速度不随着时间变化而变化。

船舱CO2泄露扩散遵循的基本方程有连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分输运方程，湍流模型选择标准k-ε控制方程[9-10]。

1.2 初始条件

建立2D船舱物理模型，如图1所示。计算区域为长5m×高2.4m[11]，距离船舱底部0.9m有直径11mm[12]泄漏孔，泄漏孔对侧靠近船舱顶部有高度400mm通风口。为……