核电厂氢气罐车爆炸数值模拟研究
氢气爆炸是一种快速燃烧反应过程，其火焰传播与冲击波演化受点火位置、障碍物布局及建筑反射等多重因素耦合影响，传统简化模型难以准确捕捉这些关键细节。FLACS软件基于计算流体力学原理，在三维笛卡尔网格下有限体积法求解可压缩Navier-Stokes控制方程（包含质量、动量、焓及物质质量分数守恒方程），并结合标准k-ε湍流模型描述流体流动产生的湍流。通过对几何模型的精确构建，FLACS软件将流体流动与火焰传播过程相结合，从而得到复杂几何环境下的爆炸冲击波传播及超压分布。
本研究建立了包含反应堆厂房、厂房及储罐等的核电厂三维几何模型，运氢车位于厂区外公路。厂区外公路距反应堆厂房约110米，距10号厂房约80米，距储罐约57米，上述地点为本研究的主要关注目标。研究假设最不利工况——运氢车的10只储氢钢瓶（每只钢瓶公称工作压力20MPa，整车充装总容积为3996m3）全部泄漏，形成等化学当量浓度的氢气-空气气云（体积为13510m3），并分别设置5个不同点火位置（气云角落及中心），模拟爆炸后果。
图：FLACS核电厂三维几何模型及模拟工况设置
模拟结果显示，点火位置对爆炸超压分布有较大影响。当点火位置位于气云中央时，爆炸超压呈现对称分布；而当点火位置位于气云角落时，爆炸产生的高压区域则均分布于气云另一侧。这主要是由于爆炸火焰在传播过程中碰撞运氢车，形成湍流导致火焰产生加速，传播至气云另一侧产生高压。该现象充分体现了CFD方法在分析复杂障碍物条件下爆炸传播规律的优势。