基于CFD的液氢泄漏扩散防护方式特性研究

王雅文，陈延伟，2，赵惠平，2，胡 洋

(1.中国船舶集团有限公司第七一三研究所， 郑州 450015； 2.郑州市特种场所火灾防护技术重点实验室， 郑州 450015)

在过去的几十年里，氢在化工、清洁能源以及航天推进等诸多领域得到了广泛的应用。由于氢在常温状态下是气体，能量密度低，因此在氢的大规模储存、运输和应用时，一般会将氢气液化储存于高真空的绝热容器中[1]。由于氢本身的物理化学性质，一旦储存的液氢发生泄漏蒸发，液氢将会在地面形成低温液池[2]，同时快速蒸发形成可燃氢气云团，对周围人群和环境构成巨大的潜在威胁。可通过模拟获得液氢泄漏后的扩散规律，预估可燃氢气云团的燃爆时间范围与最大危险浓度范围等，为减少发生火灾等二次事故提供一定的理论依据。此外还可以通过在液氢泄漏口上风向设置障碍物以及在下风向设置出风口，利用障碍物后的涡团以及加速氢气-空气掺混来快速降低氢云的浓度，减少氢气云团发生危险的时间与近地面的危险距离。

目前国内外研究人员已开展一些针对液氢泄漏的实验研究。美国国家航空航天局(NASA)[3]实验研究了不同环境因素对敞开空间液氢大规模泄漏扩散过程的影响，统计获得了液氢泄漏后的液池蒸发扩散规律；德国材料监测协会(BAM)[4]对多个建筑物之间的液氢泄漏过程进行了实验研究，发现地面液氢池最大半径可达1 m；英国健康和安全实验室[5-6](HSL)在山谷中模拟研究了液氢储罐在转注过程中连接软管泄漏过程，发现泄漏口附近空气组分(氧气和氮气)存在凝华现象，在点燃实验中也得到了火焰速度、热辐射通量等数据。……