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面对危化品道路运输泄漏事故往往无法快速高效地对事故进行应急处置的难题,设计一种可以喷射水幕的水马装置,利用水马的便利性以及水幕良好的空气卷吸作用、动量传递以及传热作用,在泄漏事故发生后可以及时对泄漏气云进行阻隔稀释,防止事故扩大,减少事故损失。本文以一种可以喷射水幕的水马装置为研究对象,通过设计、数值模拟、案例分析的方法对装置进行了研究,主要内容包括装置的结构设计、参数设计、性能研究以及应用效果研究。具体研究内容如下:(1)可喷射水幕的水马装置设计。介绍了可喷射水幕的水马装置的设计基础及要求,对装置的组成结构以及主要部件进行了具体分析,阐述了水马装置的工作原理,并确定了水马装置的基本参数。(2)水马装置参数优化。通过数值模拟结果与Rana实验结果对比分析,平均相对误差低于3%,验证了数值模型可靠性良好。利用计算流体力学(CFD)模型研究了扇形水幕和锥形水幕条件下的气云扩散特性,分析了不同供水压力、喷嘴安装角度等参数对水幕稀释性能的影响。研究表明:水幕可以有效抑制气云扩散;在相同供水压力下,扇形水幕的阻隔稀释效果优于锥形水幕;稀释效率随供水压力的增大而增大,供水压力设定在0.3MPa时比较合理;随着喷嘴安装角度的增大,水幕阻隔稀释效果下降。(3)水马阻隔稀释气云扩散影响因素分析。通过UDF编程优化了模型风速入口边界,对环境风速、水马至泄漏源距离、水马排布方式等因素对水幕抑制效果的影响进行了研究。研究结果表明:风速越大,水幕阻隔稀释性能越差。水马距离泄漏源越近,水幕的阻隔稀释效果越好,对气云扩散下风向和横向范围的抑制越好。双排水马的气云阻隔稀释效果优于单排水马,且双排水马间距较小的对下风向和横风向扩散范围的抑制效果的要优于间距较大的。(4)应用研究。结合某甲醇道路运输泄漏事故,对水马的实际应用效果进行验证。结果表明水马可以有效较少气云在下风向、横风向的扩散距离和危险区域面积。ERPG-1、ERPG-2、ERPG-3各级毒害范围影响面积减少比例均在70%以上。