随着人民生产生活水平提高,食品、医疗、化工领域的蓬勃发展,为保持新鲜食品及冷冻产品品质,食品企业冷库数量大幅增长,其中冷库使用氨制冷系统较多,输氨管道是连接系统的重要通道。输送管道由于管道自身老化腐蚀,或安装不匹配的法兰、螺栓和垫片等常发生泄漏事故,对人员生命及经济财产构成极大威胁。本文以流体动力学和光学为理论研究框架,以冷库输氨管道泄漏氨气为研究对象,分析了氨气泄漏扩散特性,基于Tracepro软件进行光学模拟分析,得到以菲涅尔透镜为核心元件的光学系统的最佳参数。主要研究内容如下:(1)通过对建立的冷库输氨管道物理模型进行数值模拟,得到了冷库附近氨气气云的浓度、气云流速、气云轨迹随时间的变化规律。研究了不同泄漏速度、不同孔径、不同自然风风速、不同障碍物高度对输氨管道氨气泄漏后气云空间位置和浓度分布的影响。讨论了不同影响因素对氨气泄漏后不同级别危险区域的影响。(2)以某农副产品综合批发交易市场为例,模拟该交易市场内冷库输氨管道的氨气泄漏扩散过程,分别研究了东风和西北风不同风向以及不同西北风风速对氨气在厂区里浓度分布的影响。(3)建立了以有合作目标的光学系统为核心的遥测方案。探讨了菲涅尔透镜汇聚原理,得到透镜各斜面侧面角度与透镜半径、焦距、折射率的关系。探讨了不同影响因素(探测面距离、菲涅尔透镜焦距、菲涅尔透镜环距)对探测面接收的光线强度或者光学效率的影响。研究了不同监测距离对菲涅尔透镜光线入射角的影响以及对菲涅尔透镜光线汇聚偏移距离的影响,与冷库输氨管道物理模型结合,制定出遥测设备的最佳监测距离方案。