基于FLUENT的氢气爆炸分析简单案例（二）——非封闭空间

24天前浏览532

1 前言

氢气的易燃易爆特性（空气中的爆炸极限体积分数4%~75%）是其作为能源载体而受到认可的一大X因素，人们对氢气的害怕最主要的原因应该还是容易爆炸。之前我们做过一个密闭空间的氢气爆炸模拟案例，感兴趣的读者可以搜索历史消失查看。

密闭空间爆炸的超压非常大，因此在密闭空间内使用易燃易爆气体是受严格监管的。当然这里所谓的密闭也是理想状态，真实的建筑通常很难完全密闭，但是丝毫不影响爆炸的高风险预期。泄爆（压）是一种可以预防爆炸压力上升到不可接受水平的措施，也就是当爆炸发生时，压力上升到一定水平，泄压装置产生作用进行快速释放压力，从而起到一定程度的保护作用。泄压面积是泄压能力的关键因素，相关的标准规范有严格的要求和计算方法。今天我们接着上一个案例，做一个泄爆的简单案例，以演示泄爆过程。

2 前置处理

为了方便进行对比，我们沿用之前案例的模型、参数和设置等（请读者点击文末的“阅读原文”移步之前案例查看），仅仅在模型增加一个泄爆面，如下图，该泄爆面的面积占墙面总面积比约为0.0256。边界条件设置上，该泄爆面设置为压力出口，表压为0Pa，表示外部大气环境。

3 计算结果

我们先看一下中心压力、四周压力和壁面压力的变化情况，可以看出最高压力处在0.03~0.035MPa之间。而完全封闭情况下，最高压力可达到接近0.6MPa，可见有泄压面后，超压水平显著降低。

最后，我们再看一下爆炸后的压力和温度变化动画，从温度动画可以看出高温高压氢气泄放过程。

这里，我们讨论一个问题，就是泄爆面的模拟边界处理。我们用压力出口来模拟，其实是不保守的，相当于承压为0Pa，这样第一时间就泄压了，而实际上泄压装置的承压能力不应该是0Pa。因此，更为准确的做法应该是泄爆面先设定为壁面，待泄爆面上的压力达到其承压极限时发生爆破，此时再修改为压力出口，这个操作不是很难，读者朋友可以自行思考和尝试。

来源：仿真与工程