Analyse av utslipp og spredning av klorgass ved bruk av FLUENT : en vurdering av modelloppbygning og beregning av spredning

Abstract

Denne rapporten dokumenterer arbeid utført, som en del av FFI-prosjekt 1048: Masseødelegelsesvåpen – trussel og beredskap, av Jens W Bjerkelundi forbindelse med hans Masterstudium i Prosess-sikkerhetsteknologi ved Institutt for fysikk og teknologi, Universitetet i Bergen. Veileder for arbeidet har vært Forsker Thor Gjesdal. Oppgaven gikk ut på å simulere utslipp og spredning av klorgass i en modell av et industrianlegg, samt å sammenlikne de simulerte resultatene med referansedata som var fremkommet ved hjelp av vindtunellforøk utført på en nedskalert modell av anlegget. Simuleringene ble utført ved hjelp av programpakken FLUENT. FLUENT er en CFD-pakke (CFD=Computational Fluid Dynamics) som løser de tre-dimesjonale Navier-Stokes likninger supplert med modeller for turbulens for å beskrive vindfeltet og utbredelsen av gassen. Industriområdet, det omkringliggende terrenget og strømningsvolumet er løst opp ved hjelp av et utrukturert nettverk (grid) av tre-dimensjonale pyramideformede celler. Det er brukt flere ulike nettverk med variende oppløsning, fra ca 3 millioner til over 16 millioner celler. Sammenlikning av de simulerte resultatene ved hjelp av statistiske metoder viser godt samsvar med de eksperimentelle verdiene.

This report documents work performed, as part of FFI-project 1048: Weapons of mass destruction – threat and emergency response, by Jens W Bjerkelund in preparation for his MSc degree in Process Safety Technology from the Institute for Physics and Technology of the University of Bergen. The work was performed under supervision of Thor Gjesdal. The aim of the MSc-project was to simulate release and dispersion of chlorine gas in a model of an industrial facility, and to compare the simulated results with reference data obtained form wind tunnel experiments of a scaled model of the facility. The simulations were performed using. FLUENT. FLUENT is a CFD-package (CFD=Computational Fluid Dynamics) that solves the three-dimensional Navier-Stokes equations augmented by models for for turbulence to describe the wind field and the dispersion of the gas. The industrial facility, the surrounding terrain, and the flow domain were resolved by an unstructured mesh made up of three-dimensional tetrahedral cells. Several meshes with varying resolution, ranging from approx. 3 million cells to approx. 16 million cells, were employed. Comparison by statistical techniques shows good correspondence between simulated and experimental results.