شبيه سازي آتش فوراني به كمك ديناميك سيالات محاسباتي CFD

كارشناسي ارشد

آتش فوراني يكي از علل ريشه اي در بوجود آوردن حوادث فاجعه بار در واحدهاي صنايع فرآيندي است. آتش‌ فوراني يكي از مهمترين نوع از انواع مختلف آتش سوزي در صنايع فرآيندي ميباشد. اين پديده زماني رخ مي‌دهد كه سوختي پرفشار، معمولا به صورت گاز ، بخار يا مايع دوفازي از درون شيرهاي اطمينان و يا حفره و شكاف‌هاي تجهيزات تحت فشار يا خطوط لوله‌هاي انتقال به بيرون درز كند و دچار حريق گردد. در اين پژوهش انواع مختلف مدل‌هاي اغتشاش بر روي آتش‌فوراني عمودي پروپان به كمك مدلسازي CFD مورد بررسي‌ قرار گرفته است. با فرض مدل احتراقي EDC براي واكنش احتراق سريع و مدل تشعشع مونت كارلو نتايج نشان داد هر چهار مدل اغتشاش: k- ε ، SST، BSL و BSL RS و با تقريب جزئي مدلRNG k- ε در بازه دمايي 1500k,1700k و با در نظر گرفتن مدل تشعشع مونت كارلو توانايي خوبي در تعيين طول شعله و شبيه‌سازي توزيع دما در طول شعله را دارند با اين وجود با توجه به زمان حل كوتاهتر مدلسازي با مدل تركيبي SST با خطاي حدود 4 درصد مي¬تواند بهترين گزينه براي مدلسازي آتش فوراني باشد، همچنين مدلسازي شكل آتش فوراني در ايزوسرفيس 800k با مقادير تجربي شرايط مشابه مقايسه شد و در سرعت هاي بالاتر نتايج مدلسازي تقريبا نزديك داده هاي تجربي آتش فوراني بود. وليكن با توجه به پراكندگي داده هاي تجربي و عدم پيش بيني صحيح ليفت آف در مدلسازي و تغييرات و افزايش فشار و دانسيته خروجي نازل مي¬تواند علت هاي اصلي نزديك نبودن نتايج شبيه سازي شكل آتش فوراني با داده هاي تجربي باشد. با استفاده از مدل توربولانسي منتخب SST مدلهاي تشعشع مونت كارلو، رزلند، P1 و انتقال گسسته با يكديگر در شرايط يكسان با داده هاي تجربي مقايسه شدند، نتايج شبيه سازي نشان داد كه مدل تشعشعي مونت كارلو نسبت به ساير مدلها از توان بالاتري براي پيش بيني تشعشع برخوردار است و مدل تشعشع رزلند بدليل عدم پيش بيني دقيق دما براي شبيه سازي آتش فوراني مناسب نميباشد.

192936

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي شبيه سازي و كنترل فرآيندها

دكتر احد قائمي