Single obstacles influence on high-pressure jets : a CFD based analysis

Accidental high-pressure methane jets represent a relevant risks in the industrial safety framework, because of the possible large consequences. If an obstacle is involved in the release scenario, the flammable cloud extent can be enhanced by the interaction between the jet and the obstacle. Therefore, when a scenario of this kind has to be modeled, obstacles presence has to be taken into account to obtain a realistic representation of the risk area. For this purpose, only computational fluid dynamics (CFD) allows to a complete and proper description of the obstacles influence on the jet behavior. In this work CFD, in particular the ANSYS® software package, was used to represent several scenarios of high-pressure methane release involving obstacles of different shape: vertical and horizontal cylindrical tanks, spherical tanks and spheres were considered. The aim is to investigate the effects of differently shaped or oriented obstacles on the lower flammability limit cloud maximum extension in the jet axis direction.

I jet di metano ad alta pressione a seguito di rilasci accidentali rappresentano un rischio rilevante nell'ambito della sicurezza per l'industria di processo, dal momento che possono portare a notevoli conseguenze. Quando nelle vicinanze del rilascio è presente un ostacolo, può verificarsi un'estensione della nube infiammabile a causa dell'interazione tra jet e ostacolo stesso. Pertanto, per modellare uno scenario di questo tipo, non è possibile trascurare la presenza dell'ostacolo se si vuole avere una buona rappresentazione dell'area di danno coinvolta. Soltanto utilizzando strumenti di fluidodinamica computazionale (CFD) è possibile ottenere una descrizione completa dell'influenza dell'ostacolo sul comportamento del jet. Per questo lavoro è stato utilizzato il pacchetto software ANSYS® per la modellazione di diversi scenari, riguardanti rilasci di metano ad alta pressione che interagiscono con ostacoli di diversa forma (tank cilindrici verticali e orizzontali, tank sferici e sfere). Lo scopo è quello di analizzare gli effetti che ostacoli con diversa forma o orientamento hanno sull'estensione massima della nube di concentrazione pari all'LFL.