苯乙烯爆炸仿真分析
苯乙烯是一种中等毒性、易燃的无色油状液体，具刺 激性。其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。
Fluidyn软件平台基于三维计算流体动力学，专门用于工业事故风险分析及环境污染模拟。Fluidyn-Ventex模块可用于可燃气体爆炸过程分析。
下面是某化工厂内苯乙烯爆炸事故仿真案例。目的是使用气体爆炸模拟分析计算软件Fluidyn-Ventex，根据爆炸源项位置和苯乙烯泄漏量，施加确定的边界条件，建立计算分析模型，进行求解计算，预测敏感建筑物（装置控制室）的受力情况。
1、创建模型
各建筑物、设备的尺寸、位置信息可根据工厂平面布置图、设备图等获取。软件采用参数化建模，建立坐标系后，根据几何模型的尺寸、和位置信息就可在软件中建立模型。具体模型如下图所示：
2、 边界条件及初始条件
计算时，需要对计算域的边界给定相应的初始条件，此模拟中采用如下边界条件：
3、材料参数及化学反应
本案例中，涉及到的各气体组分的生成热如下表所示：
计算时，将考虑苯乙烯和乙苯的爆炸反应，主要化学反应方程式如下：
4、源项条件
本案例中，源项条件是指初始时，假定的可燃气云的形状、位置、浓度等信息。具体数据信息见下表：
算例1~算例3初始可燃气云位置示意图
算例4初始可燃气云位置示意图
算例5初始可燃气云位置示意图
5、 各算例计算结果
各算例结果主要以如下方式给出：
1）控制室各面上最大超压时间历程曲线。其中，控制室各面以图2.1所示的纵轴方向为“北方向”，包括西侧面（图中标注为West Side）、东侧面（East Side）、北侧面（North Side）、南侧面（South Side）、顶面（Top Side）。
2）三维压力等值面（ISO-Surface）。
注：超压即表压，是减去大气压力后的相对压力。
5.1算例1
1）控制室各面上最大超压
2）三维压力等值面
5.2 算例2
1）控制室各面上最大超压
2）三维压力等值面
5.2 算例3
1）控制室各面上最大超压
2）三维压力等值面
5.2 算例4
1）控制室各面上最大超压
2）三维压力等值面
5.2 算例5
1）控制室各面上最大超压
2）三维压力等值面
6、结果分析
综合上述算例的计算结果，可得到如下结论：
1）各侧面上超压数值上相对都不大，所有结果中最大超压小于2000Pa。这是因为计算域为室外开放空间，爆炸释放的压力会向三维空间传播，压力赋值随距离呈指数衰减，通常超压均较小。该过程实际为爆燃，类似火球燃烧过程。
2）根据算例1~算例3的结果可以看出：在可燃气云初始大小一定时，浓度为爆炸下限浓度时，控制室各面上的最大超压最小（算例1，小于4Pa）；浓度为当量比浓度时，控制室各面上的最大超压相对最大（算例2，小于74Pa）；浓度为爆炸上限浓度时，控制室各面上的最大超压较大（算例3，小于40Pa）。
爆炸下限浓度时，可燃气体的量最少，相对的可提供的能量最少，超压最小。爆炸上限浓度时，氧气不足，部分可燃气体在初始时未完全反应。而当可燃气云外氧气混入后，由于范围更大，能量更分散，导致超压相对较大，但又未达到最大。当量比浓度时，可燃气体和氧气完全反应，短时间内释放的能量最大，超压也最大。
3）根据算例3~算例4的结果可以看出：当可燃气体浓度一定时，初始气云的尺寸较小，超压相对也较小（算例3，小于40Pa）；尺寸较大，超压较大（算例4，小于435Pa）。
4）算例5的结果显示，各侧面的超压为各算例的最大值。一方面是由于该算例中初始可燃气云的尺寸最大（半径7.5米、高6米的圆柱），另一方面是由于此时可燃气体为乙苯，其生成热较大，释放的能量也较多。此外，算例5可燃气云中心距控制室北侧面也不大（约20米）。
综上，本案例中各算例结果符合相关原理及预期。涉及到的各算例超压均较小，其中控制室壁面超压最大值小于2000Pa。
