负压空间内通风条件对氢气扩散影响的数值模拟研究

李 煜，刘彬彬，赵 丹，郭栋鹏，耿 楠

(1.中国辐射防护研究，太原 030006；2.中国人民解放军91515部队，海南 三亚 572016； 3.太原科技大学，太原 030024；4.北京创联智软科技有限公司，北京 100027)

前 言

在大气环境中，氢气是一种易燃、无色、无味的低密度气体，氢气/空气混合物的可燃范围为4%～75%v/v，爆炸范围为18%～59%v/v[1]。特定的空间受限场所内，氢气的泄漏与富集对人员健康及区域安全存在一定的隐患。为了探究负压空间内通风条件对氢气迁移扩散的影响，研究不同通风条件的影响程度，针对特定场所，开展不同通风条件下，受限空间内氢气泄露时迁移扩散规律的研究。

本研究采用计算流体动力学(CFD)方法[2-3]，针对特定场所，应用计算流体力学软件Fluidyn-Ventclim模拟其流场和浓度场，开展受限空间内轻气体意外泄漏时迁移扩散规律的研究。相对于物理模拟和现场试验，数值模拟具有其独特的优点：(1)研究成本低、周期短；(2)无实验仪器干扰；(3)能获得完整的数据；(4)能将计算情况在计算机屏幕上形象地再现[4-5]；(5)CFD数值模拟技术通常不受相似准则等条件的限制，并且CFD可以给出整个模拟区域内流场结构与污染物的扩散规律[6]。CFD模型借助于精确的三维建模和网格划分，可以有效解决物理模拟和现场试验中存在的缺陷。

近些年来，计算流体力学(CFD)技术在室内环境模拟方面得到了大量应用研究。刘婷婷[7]等对风管送风的数据机房进行数值模拟，分析其温度场和气流情况，并评估温度场对设备运行安全的影响。王烨[8]等通过利用CFD中的标准k-ε模型对某办公室在考虑非稳定传热情况下的室内气流组织和污染物浓度场进行数值分析，模拟了不同通风方式下的室内流场、温度场及污染物浓度场分布，得出更有利于降低室内污染物浓度的通风方式。……