了解使用 Ansys Fluent 仿真气体泄漏和确保安全的前沿技术。

挑战

气体泄漏对人类安全和环境构成重大风险。及早检测气体泄漏可以防止潜在的灾难，包括爆炸、火灾和有毒物质暴露。有效的气体泄漏检测系统对于石油和天然气、化学加工和住宅基础设施等行业至关重要。

气体泄漏建模存在一些挑战，包括气体动力学的复杂性以及发生泄漏的不同条件。压力、温度和气体成分等因素会显著影响气体泄漏的行为。

另一个挑战是准确模拟不同环境中的气体扩散，这需要复杂的计算工具和专业知识。了解泄漏气体与周围环境的相互作用对于制定有效的检测和缓解策略至关重要。

工程解决方案

需要先进的工程解决方案来应对气体泄漏检测的挑战。Ansys Fluent 等计算流体动力学 （CFD） 工具为仿真气体泄漏并分析其影响提供了一个强大的平台。

方法

图 1 显示了一个具有代表性的通用几何模型，其中包含一个较小的矩形气体 （He） 罐和周围的圆柱形腔室。假设 He 的压力略高于大气压，并泄漏到真空的圆柱形腔室中。向腔室提供惰性气体 （n2） 以加速 He 气体到达检测器。使用默认设置打开了物种传输选项。

 

图 1.几何模型和模型设置

几何模型是使用 SpaceClaim 生成的，并连接到 Ansys Workbench 中的 Fluent 模块。

结果

泄漏的 He 到达探测器和/或腔室中不同位置的时间量可能很有趣。为此，利用了额外的检测位置，并监测了每个时间步的最大 He 含量（图 2）。

可以确认的是，与其他气体相比，He 气体更早到达较低的检测点。总体而言，根据模型设置，检测速度非常快 （< 0.1 秒）。

图 2.He 浓度概况

Ansys 解决方案的优势

使用 Ansys Fluent 进行气体泄漏检测具有许多优势。它通过准确预测泄漏行为和潜在危险来提高安全性。这允许及时干预和预防措施，降低事故风险。

Ansys Fluent 提供了几个关键功能，使其成为气体泄漏建模的理想选择。其中包括高级湍流模型、多物质传输能力和详细的化学反应建模。这些功能允许精确模拟气体行为和扩散模式。

此外，Ansys Fluent 还提供了广泛的后处理方法来优化气体检测系统的设计和布局，从而确保最大的覆盖范围和效率。