Науковий вісник НГУ

Modeling the process of formation of stagnation zones at hazardous production facility with application of CFD technologies

• 
• 

User Rating:  / 0

PoorBest 

Details

Category: Contens №2 2020

Last Updated on 19 May 2020

Published on 10 May 2020

Hits: 2431

Authors:

M. V. Omelchuk, Cand. Sc. (Tech.), Assoc. Prof., orcid.org/0000-0001-7561-8778, Tyumen Industrial University, Tyumen, Russian Federation, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Yu. S. Korotkova, orcid.org/0000-0002-4827-5551, LLC “IPIGAS”, Tyumen, Russian Federation

E. A. Vorontsova, orcid.org/0000-0001-5861-8899, JSC "NIPIGAS", Tyumen, Russian Federation

 повний текст / full article

Abstract:

Purpose. Early safety assessment of propane-butane storage facilities by modeling the processes of formation of stagnation zones with possible release of gaseous hazardous substances.

Methodology. The presented research uses three-dimensional modeling methods and finite volumes using CFD technologies based on FlowVision software package. It is based on numerical solution of three-dimensional equations of fluid and gas dynamics, including the laws of conservation of mass, momentum (Navier-Stokes equations), and equations of state.

Findings. Using the methods of three-dimensional modeling and finite volumes, stagnation zones in a tank farm were calculated for different wind directions and measurement heights, which made it possible to comprehensively assess the situation at the facility in question and develop measures to improve safety during the operation of the tank farm, as well as recommendations for making changes at the design stage of reservoir parks with propane-butane mixture in order to increase safety of the facility in case of depressurization of equipment.

Originality. It was demonstrated that the buildings located on the territory of the tank farm worsen the movement of air flow, which contributes to formation of stagnation zones of considerable size and, as a result, an increase in potential dispersion time of the probable accidental release of hazardous substances. It has been established that for the object under consideration, the maximum sizes of stagnation zones were observed at the north direction of the wind, and the minimum – at the southeast direction of the wind.

Practical value. Using advanced visualization and data processing tools, we can analyze the calculation results and obtain necessary data relatively quickly and efficiently. The obtained simulation results allow us to do similar studies for objects where an emergency outburst of gaseous substances is possible.

References.

1. Krasnogorskaya, N. N., & Akhmerov, V. V. (2015). Development of an Event Selection Algorithm to Enhance the Security of an Integrated Gas Station. In the world of scientific discoveries, 6(1), 476-487.

2. Biliaiev, M., Dolina, L., Kirichenko, P., & Kozachyna, V. (2018). Air Pollution near Piles Having Comprehensive Form. Proceedings of the National Mining University, 53, 237-243.

3. Simiu, E., & Yeo, D. (2015). Advances in the Design of High-Rise Structures by the Wind Tunnel Procedure: Conceptual Framework. Wind and Structures, an International Journal, 21(5), 489-503. https://doi.org/10.12989/was.2015.21.5.489.

4. Karimaie, H., Nazarian, B., Aurdal, T., Nøkleby, P.H., & Hansen, O. (2017). Simulation Study of CO₂ EOR and Storage Potential in a North Sea Reservoir. Energy Procedia, 114, 7018-7032. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.1843.

5. Meroney, R. N. (2017). Prospecting for Wind Energy. International Telemetering Conference (Proceedings), 2(2), 736-740.

6. Lisanov, M. V., Sumskoy, S. I., & Shvyryayev, A. A. (2018). Uncertainties of Quantitative Risk Assessment of Accidents at Oil and Gas Facilities. News of Gas Science, 2(34), 125-134.

7. Permyakov, V. N., Parfenov, V. G., & Omelchuk, M. V. (2015). Methods for Assessing the Sustainability of Storage Facilities for Liquefied Hydrocarbon Gases. Security and Emergency Issues, 6, 73-79.

8. Permyakov, V. N., & Omelchuk, M. V. (2015). Field Verification of the Adequacy of Computational Results. Natural and Technical Sciences, 9(87), 151-153.

9. Agranat, V., Malin, M., Abdullah, R., & Pioro, I. (2015). CFD Analysis of turbulent Mixed Convection Upward Flow of Supercritical Water in a Vertical Tube. International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics, 10, 8426-8439.

10. Wen, T., Luo, Y., He, W., Gang, W., & Sheng, L. (2019). Development of a Novel Quasi-3D Model to Investigate the Performance of a Falling Film Dehumidifier with CFD Technology. International Journal of Heat and Mass Transfer, 132, 431-442. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.12.027.

11. Tao, W., Yimo, L., & Lin, L. (2019). A Novel 3D Simulation Model for Investigating Liquid Desiccant Dehumidification Performance Based on CFD Technology. Applied Energy, 240, 486-498. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.02.068.

12. Bentaib, A., Meynet, N., & Bleyer, A. (2015). Overview on Hydrogen Risk Research and Development Activities: Methodology and Open Issues. Nuclear Engineering and Technology, 47(1), 26-32. https://doi.org/10.1016/j.net.2014.12.001.

13. Agapova, E. A., Degtyarev, D. V., Lisanov, M. V., & Kryukov, A. S. (2015). Comparative Analysis of Russian and Foreign Methods and Computer Programs for Modeling Accidental Emissions and Risk Assessment. Labor Safety in Industry, 9, 71-78.

14. Evseev, D. P. (2017). Use of the Abaqus Software Package for the Calculation of Building Structures. Trends in the Development of Science and Education, 23(3), 26-28.

15. Aksenov, A. A., Zhluktov, S. V., Savitskiy, D. V., Barte­nev, G. Y., & Pokhilko, V. I. (2015). Simulation of 3D Flows Past Hypersonic Vehicles in Flowvision Software. Journal of Physics: Conference Series, 653(1), 012072. https://doi.org/10.1088/1742-6596/653/1/01207.

16. Omelchuk, M. V., Korotkova, Y. S., & Vorontsova, E. A. (2019). Estimation of the Size of Stagnation Zones on the Territory of the Propane-Butane Tank Farm Aimed at Increasing the Safety of the Facility. Periodico Tche Quimica, 16(32), 656-667.

• < Prev
• Next >