Analisi modellistica dell'influenza di barriere di mitigazione sulla dispersione di un gas denso

Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling is a well-established tool in the assessment of the consequences of accidents. Among the various CFD softwares developed to investigate these phenomena, one of the most reliable, certainly is Fire Dynamics Simulator (FDS), which exploits the implementation of a LES approach to process turbulent combustion. In this work at first, by using FDS, the model was validated by exploiting the data of the "Falcon 4" test which is part of the experimental campaign called "Falcon Series" performed in 1987 at Frenchman Flat, Nevada by the scientists of the Lawrence Livermore National Laboratory which involved the release of LNG on a water pool inside a fence. Afterwards, once the software has been validated, it was analyzed the effectiveness of mitigation barriers on the dispersion of a dense gas, such as LNG, depending on the atmospheric stability class. The purpose of the obstacles is to reduce the hazardous area, defined on the basis of the concentration value of the lower flammability limit of methane. Three scenarios have been analyzed: dense gas in a stable atmosphere, dense gas in a neutral atmosphere and neutral gas in a neutral atmosphere. For each of these cases, different barrier sizes have been studied with the aim of verifying the conditions under which it is more convenient to use an integral model or the CFD technique.

La modellazione CFD (Computational Fluid Dynamics) è uno strumento ormai consolidato per la valutazione delle conseguenze di eventi incidentali. Tra i diversi software CFD sviluppati per indagare questi fenomeni, uno dei più affidabili è sicuramente Fire Dynamics Simulator (FDS), che sfrutta l’implementazione di un approccio LES per trattare la combustione turbolenta. In questo lavoro, tramite FDS, si è dapprima provveduto a convalidare il codice di calcolo sfruttando i dati della prova “Falcon 4” della campagna sperimentale denominata “Falcon Series” eseguita nel 1987 nel bacino di Frenchman Flat, Nevada, dagli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory che riguardava il rilascio di GNL su di una pozza d’acqua circondata da un recinto. Una volta effettuata la convalida del software, si è analizzata l’efficacia di barriere di mitigazione sulla dispersione di un gas denso come il GNL in funzione della classe di stabilità atmosferica. Gli ostacoli hanno lo scopo di limitare l’area di danno, definita sulla base dei valori di concentrazione relativi al limite inferiore di infiammabilità del metano. Gli scenari analizzati sono stati tre: gas denso in atmosfera stabile, gas denso in atmosfera neutra e gas neutro in atmosfera neutra. Per ognuno di questi si sono studiate barriere di dimensioni diverse con il fine di verificare le condizioni per cui è più conveniente utilizzare un modello integrale o tridimensionale (CFD).