基于FLACS 的氢气泄漏、燃烧与爆炸特性研究进展

浏览(1987) 下载(8)

作者单位:: 1. 常州大学石油与天然气工程学院，江苏常州 213164；2. 中国石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南濮阳 457001； 3. 中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京 102249

摘要:: 随着氢能的推广应用不断深入，其伴随的安全风险也逐渐显露，氢气泄漏对人员与财产安全构成严重威胁。本文系统梳理了基于FLACS（Flame Accelaratition Simulation）软件开展氢气/掺氢天然气泄漏、燃烧与爆炸场景模拟研究的现有成果，重点梳理了车载氢能系统、加氢站及大型开放空间等典型应用场景的研究进展。FLACS 软件依托雷诺平均方程（Reynolds Equation，RANS）框架、k-ε 湍流模型、孔隙阻力模型（Porosity Distributed Resistance，PDR）与虚喷管模型，可高效实现大尺度、多障碍物场景下氢气运移、燃烧及爆炸全过程的数值模拟，对浓度分布、火焰特征及爆炸超压等关键参数的变化趋势预测稳定，在工程风险评估与安全布局优化中具有显著应用优势。然而，受湍流模型浮力修正不足、燃烧模型基于碳氢燃料改造、理想气体假设及无法模拟火焰–声学振荡等固有缺陷限制，该软件在近壁流动、大浓度梯度燃烧、泄爆超压预测及小尺度场景模拟中仍存在精度局限。本文从模型改进、物理场完善、工况拓展及适用边界规范化等方面展望了未来的研究方向，为氢能安全数值模拟研究的深入开展提供参考。