平坦地区含硫化氢集输管道的泄漏扩散模拟

针对管道中天然气的泄漏,尤其是含硫集输管道的泄漏将对周围环境造成极大的威胁,对平坦地区含硫化氢天然气管道泄漏扩散进行了数值模拟.模拟分析发现:静风条件下,天然气在大气中自由扩散稳定后,压力、速度和浓度分布基本对称,喷口附近、喷口垂直向上区域以及接近地面区域的硫化氢浓度很高,属于高危险区域;有风条件下,气体扩散范围增大,风不仅对污染物起输送作用,还起稀释扩散作用,但在地面附近影响效果并不明显,而随高度的增加,其效果将不断增强;在无风情况下,喷射区域基本在泄漏口正上方,而有风时,喷射区域发生弯曲;危险区域随着风速的增大而减小,静风时,其范围最大.模拟得出天然气管道泄漏点外扩散的规律能够为实际安全生产和应急抢险提供较好的参考依据.     

基于FLUENT的架空天然气管道泄漏数值模拟

建立了天然气管道在空旷地面发生泄漏的三维模型,对高速泄漏区域进行了网格细化。利用 CFD商业软件 FLUENT 6.3对泄漏过程进行模拟,考察了大气风速、泄漏初速度和泄漏口形状（圆形和菱形）对泄漏的影响。模拟结果表明,风速对天然气泄漏喷射射流角度有较大影响,扩散范围随扩散高度而增大;泄漏初速度对天然气喷射高度有较大影响,扩散高度随泄漏初速度的加快而变高;圆形泄漏口的硫化氢泄漏范围最宽。研究结果对加深长输天然气管道泄漏扩散规律的认识、事故的预防具有一定的意义。     

硫化氢扩散规律数值模拟

硫化氢一旦泄漏扩散,其后果不堪设想,为了掌握硫化氢扩散规律,采用MATLAB和VC++软件,对源强、风速、源高影响下的硫化氢扩散规律进行了数值模拟。模拟结果表明,夜间,源强增大时泄漏源下风向扩散范围增大,扩散区域硫化氢质量浓度梯度增大,源高增加时泄漏源下风向扩散区域的最大宽度变窄,面积变小;白天,在日光照射强度低、风速大于等于4 m/s的条件下,风速增大时泄漏源下风向扩散范围减小,扩散区域硫化氢质量浓度梯度减小,增大源高、风速有利于降低硫化氢的质量浓度,减小危害。研究结果可为事故预防和应急救援提供依据。     

基于点源连续扩散高斯混合模型的LNG泄漏扩散研究

为了研究液化天然气（LNG）泄漏扩散的动态过程及其危害,选择由高斯烟团模型进行修正得到的点源连续泄漏的高斯烟团混合模型,并利用MATLAB软件对其进行编程,研究了不同地面粗糙度、泄漏源有效高度等因素对LNG气体泄漏扩散的影响,分析确定了不同因素所对应的1/2爆炸下限（1/2LFL）、爆炸下限（LFL）、爆炸上限（UFL）危险区域的面积,并利用Burro 9号实验进行了模型验证。结果表明,危险区域的面积随着地面粗糙度的增大呈减小的趋势;随着泄漏源有效高度的增加,最高点的体积分数不断降低,同时危险区域的面积不断减小;在LNG泄漏初期,风速越大危险区域面积越大,在气云的状态达到稳定以后,危险区域的面积随着风速的增大呈减小的趋势。     

城市埋地天然气泄漏三维数值模拟

随着我国天然气事业的发展,天然气管道规模也在不断扩大,与此同时也带来了安全上的隐患,城市天然气管道泄漏事故频繁发生,严重影响了城市居民的生命及财产安全。主要介绍了城市天然气管道泄漏数值仿真和数值模拟的基本理论,考虑泄漏过程中风场对泄漏的影响,分析了近地面处风场的变化,建立了埋地天然气管道泄漏模型。设定泄漏扩散发生在大气环境,选取CFD软件对网格进行划分并进行局部加密,进行了风场的稳态模拟。在风场达到稳态后,改变后处理边界条件,再对泄漏进行瞬态模拟,得出天然气泄漏扩散随时间的变化规律,定量分析了风速对泄漏扩散的影响。结果表明,建筑物对风场存在干扰,在泄漏过程中气体聚集在近地面及贴近建筑物周围,随着风速的增加,稳态扩散高度降低,但风场对水平扩散的影响较小,风速越大泄漏气体稀释效果越明显,所造成的危险区域越小。     

障碍物对管道天然气泄漏扩散影响的数值模拟

基于Fluent软件的物质传输与反应模块建立了管道天然气泄漏扩散的模型,提出了研究障碍物影响管道天然气泄漏扩散的数值模拟方法.通过实际勘查,建立了简化的二维几何计算模型.通过模拟分析并对比管道天然气泄漏扩散区域有、无障碍物时的计算模拟结果(包括天然气在计算区域内的含量、速度等分布),得出了障碍物对天然气泄漏扩散的影响规律.模拟结果可以为控制天然气泄漏扩散事故提供一定参考.     

天然气扩散的CFD模拟研究

为研究障碍物对天然气泄漏扩散规律的影响,在下风向设置障碍物,采用流体力学软件FLUENT对管道天然气泄漏扩散过程进行模拟,结果表明:无障碍时,泄漏时间影响扩散高度和扩散面积,有障碍物会阻挡天然气扩散,使原本沿下风向倾斜的天然气往高空扩散.障碍物背风面的天然气浓度显著降低,而在迎风面的浓度不断增加.障碍物宽度对天然气扩散影响不大,泄漏口与障碍物之间的距离对天然气堆聚范围、浓度以及扩散高度有重要影响.天然气爆炸区域主要分布在高空,中毒窒息区域主要分布在障碍物迎风面,一定条件下中毒窒息区域可转变为爆炸区域.该天然气扩散的数值模拟结果可为燃气抢险和安全救援提供有效理论依据.     

含硫天然气泄漏扩散的三维数值模拟

研究燃气管道的泄漏,目的在于定性和定量地分析评价泄漏可能带来的危害。基于FLUENT软件,用GAMBIT建立三维泄漏模型,对含硫天然气管道泄漏及扩散进行了三维数值模拟。结果表明：硫化氢的存在增加燃气管道的泄漏危险区域;在自由扩散状态下,泄漏气体主要集中在泄漏口上部,且危险区域较小;当存在环境风时,泄漏危险区域向下风向下移,形成气体聚集区域,而上风向气体较少。可见,硫化氢和环境风的存在,使含硫天然气泄漏扩散的危险范围增大。     

风力因素对天然气管道泄漏扩散影响的数值模拟

利用仿真模拟软件, 对架空天然气管道泄漏扩散进行数值模拟, 对比分析了泄漏方向及风速对泄漏扩散过程的影响。结果表明, 地面附近下风向危险范围大, 上风向相对安全, 地势较高处相对安全; 向上喷射时近地面天然气危险范围较小, 迎风喷射和向下喷射时危险范围较大; 迎风喷射时风速对危险范围的影响小于向下喷射时 风速对危险范围的影响, 在静风及低风速下天然气泄漏扩散范围较大。研究结果可为架空天然气管道泄漏的应急疏散、 救援提供理论依据和参考。     

可燃气体泄漏扩散影响因素的数值分析

采用雷诺平均的N-S方程,浮力修正的k-ε湍流模型以及组分输运模型,通过对不同位置室内可燃气体泄漏扩散的数值计算,得到了不同位置泄漏后的扩散特性,并对风速影响下的计算结果进行分析.结果表明:不同位置泄漏扩散形成的危险区域不同,无外界风力影响下,泄漏口与出口异侧且位置越高,房间内形成的爆炸区域越小;在外界风速的影响下,天然气容易在房间局部堆积,泄漏口位于顺风侧距离出口越近,且风速越大,房间内天然气扩散的越快,危险区域越小,对室内燃气管道系统的设计具有参考价值.     

超高压天然气管网在人口密集区域安全技术研究

针对35MPa超高压输气管道在人口密集区域泄漏扩散问题,采用FLUENT软件,对不同气候条件下的埋深天然气管道泄漏情况进行了三维数值模拟,并给出了超高压天然气在不同风速条件下泄漏后H2S和CH4轴向和地表安全区域。在扩散过程中,天然气在浮力的作用下以向上扩散的形式发展,在不同的环境下风速和压力对扩散过程的影响不同,较大的风速和压力使天然气向更远的距离扩散,从而增大天然气爆炸下限和警戒浓度范围。研究结果可为泄漏现场人员和安全管理提供有效依据。     

障碍物对高压储氢罐泄漏扩散影响的数值模拟

针对高压储氢容器泄漏破坏事故,基于FLUENT软件的物种传输与反应模块建立了高压储氢罐泄漏扩散的模型,提出了研究高压储氢罐泄漏扩散的数值模拟方法.考虑障碍物影响氢气泄漏后的扩散,通过改变障碍物与泄漏位置的距离和障碍物高度对高压储氢罐泄漏扩散进行数值模拟,得到了间距与高度等参量对泄漏扩散的影响规律.模拟结果表明,障碍物对氢气的泄漏扩散有阻碍作用;障碍物高度越高越易减缓危险区域在水平方向的传输,越易增加危险区域在垂直方向的传输;随着障碍物距泄漏孔间距的增加,氢气扩散危险区域在水平方向上传输距离逐渐加大,垂直方向上逐渐减小.模拟分析结果可以为加氢站等场所处理及预防氢气泄漏扩散事故提供参考.     

室内燃气稳态泄漏数值模拟

针对室内燃气在有限空间内泄漏不易扩散的特点, 分析风速对室内燃气泄漏扩散的影响, 建立了室内燃气管道泄漏的模型。采用计算流体力学软件, 对天然气、 液化石油气等两种室内燃气进行稳态泄漏过程的数值模拟。在风速分别为1m / s和3m / s , 泄漏时间分别为1 0、 6 0、 1 2 0s和2 4 0s的条件下, 考察了两种气体的体积分数。结果表明, 风速能够加速室内燃气的扩散; 泄漏的液化石油气更容易发生堆积, 形成爆炸危险区域。研究结果可为燃气泄漏事故的处理提供理论依据。     

燃气管道非稳态泄漏及扩散的模拟

为了得到准确可靠的燃气泄漏扩散规律及事故的危险范围,基于对燃气管道实际泄漏过程特点的分析,结合湍流扩散微分方程,分别建立了非稳态泄漏及扩散模型,并分析了其求解过程.以实例为基础,讨论并分析了泄漏相对孔径、气源切断时间、风速、扩散距离以及大气稳定度等对泄漏扩散浓度范围的影响.同时,针对泄漏扩散的中毒、火灾爆炸事故可能性危险范围给予了讨论和分析.研究结果将为控制和降低燃气泄漏事故的危害性提供理论参考.     

罐区重质气体泄漏扩散的数值模拟分析

采用Fluent软件对油库罐区危险重质气体不同工况下的泄漏扩散过程进行了数值模拟研究。结果表明:卧式储罐垂直方向发生泄漏时,重气云团在地表附近重力沉降,气体浓度上升明显,整个罐区处于爆炸极限范围内,危险性较大;罐组边缘位置的储罐发生泄漏时,气体扩散速度快,但浓度较低;罐组中间位置的储罐发生泄漏时,气体扩散速度慢,容易达到爆炸浓度极限。当风速为0.95 m/s时,重质气体的扩散速度随着风速的增加而增加,气体浓度上升明显;当风速达到1.7 m/s时,气体浓度达到峰值,然后随着风速的继续增大,气体浓度慢慢降低。     

埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对天然气管道不同损伤过程中的泄漏扩散问题,利用FLUENT软件,建立CFD仿真模型,研究了泄漏口大小对天然气泄漏扩散范围的影响。以山区与城镇交界处的天然气埋地管道为例,考虑风速随高度的变化和关闭阀门后泄漏率随时间的变化,对天然气泄漏扩散进行数值模拟,编写导入FLUENT的UDF程序并对风速和泄漏率进行了修正。实例计算结果表明,扩散范围随着泄漏口的增大而变大,在泄漏口直径为6.35、25.40mm和101.60mm时,天然气爆炸下限距地面高度分别可达92、122m和408m,天然气爆炸下限下风向距泄漏口的水平距离分别可达322、770m和1 291m;由于天然气受管道上层土壤的影响而损失大量湍能,因此泄漏气体在地表和土壤中扩散时,泄漏气体在地表的扩散范围大于在土壤中的扩散范围,其中泄漏口直径为101.60mm时扩散范围最大,天然气爆炸下限下风向距泄漏口的水平距离在地表和土壤中最大分别可达80m和105m。