海底半裸露原油管道泄漏数值模拟研究

海底输油管道如果因失效而发生泄漏事故, 则不仅影响原油的正常输送, 而且泄漏的原油危害海洋 环境。针对半裸露海底管道的泄漏事故, 在海水流速、 泄漏方向不同的条件下, 利用流体分析软件F LUENT进行了 二维数值模拟。模拟结果表明, 海水流速和泄漏方向直接影响海底原油的扩散过程, 泄漏方向与海水的逆流方向成 4 5 ° 时, 泄漏的原油扩散很剧烈; 海水流速越大, 原油溢出海面所需时间越长; 泄漏方向对原油扩散的影响随海水流速 的增大而加强。模拟结果可为应对海底原油泄漏提供理论依据。     

高原城市中压天然气管道泄漏扩散的数值模拟

针对高原城市中压天然气管道泄漏情况,研究了多层、高层建筑物和风速对天然气管道泄漏和扩散的影响,利用CFD模拟计算软件分别对高原气压下中压A、中压B天然气管道的泄漏扩散进行数值模拟,并得到了泄漏后CH4的体积分数分布和危险区域。研究结果表明:高原城市中压A天然气管道泄漏孔处的质量流量与平原地区一致,不受气压影响,高原城市中压B天然气管道泄漏的危险区域随时间的增加保持不变或变小。     

海底埋地管道泄漏的温度场与压力场的模拟

对埋地海底管道进行耦合模拟,分析了泄漏口在不同位置时海泥的温度场及压力场。当泄漏口在不同位置时,泄漏到海泥区域的原油对周围海泥温度场产生的影响不同,但存在一定的分布规律。当泄漏口在管道左(右)侧时,受重力的影响,泄漏口处的等温线下移,右(左)侧等温线上移,温度场呈现不对称分布;泄漏口在管道正下方时,等压线在管道两侧对称分布,而且逐渐向两侧和上方扩散。     

基于CFD的埋地天然气管道泄漏扩散数值分析

受地质灾害、腐蚀缺陷、第三方破坏等因素的影响,油气管道在安全运输方面存在诸多隐患,因此研究埋地天然气管道泄漏扩散规律对泄漏点预测定位、应急预案制定具有重要的现实意义。通过对埋地天然气管道泄漏扩散过程进行数值模拟,分析了泄漏速度、风速以及环境温度对CH4体积分数的影响,总结了扩散规律。研究结果可为埋地天然气管道泄漏点准确定位及应急预案提供理论支撑。     

天然气管道氮气置换过程混气段数值模拟

通过建立管道模型,给定边界条件,在Fluent软件中进行求解器设置后,运用组分输运模型模拟分析了氮气置换过程中混气段的特性。由分析得到：入口处混气头形状随入口速度增大由“直线”形状过渡到“子弹头”形状;在速度方向上,混气段氮气体积分数沿管道轴线呈线性规律递减,随着时间延长,扩散范围不断变大;氮气置换速度随着入口流速的增加而增大,置换初期,混气段长度增长速度快,大于置换后期;管道置换长度随时间增加而增大,置换速度越快,管道置换长度增长越快,管道置换效率随着流速的增加而增大,但是增长率呈下降趋势。     

海底管道溢油扩散数值模拟研究

海底输油管道受到海水冲击和腐蚀等影响易产生不同程度的损伤,造成油品泄漏。为了研究溢出原油在海水中的运动扩散规律,建立了海底管道溢油扩散的两相流模型,通过计算流体动力学方法计算了溢油在海水中的运动轨迹、扩散范围以及抵达海面的时间等,分析了溢油速度、海水流速、原油密度对溢油扩散范围和时间的影响,确定了不同密度原油到达海面时的最大水平迁移距离和时间,获得了无量纲预测公式。模拟所得结论可为海上溢油事故的应急响应措施提供有效的指导。     

综合管廊内输水管道泄漏扩散的数值模拟研究

为了评估管廊内输水泄漏扩散范围并防止综合管廊内输水管道泄漏造成积水,运用计算流体动力学软件Fluent在不同泄漏孔尺寸和不同泄漏初速度下,对综合管廊内输水管道泄漏进行了数值模拟,分析了水泄漏后的压力场、速度场及流线随时间的变化规律,从而阐述管道泄漏扩散的特点.结果表明,小孔泄漏时,压力两侧低,中心高,速度下层高、上层低;大孔泄漏时,扩散作用比较强,分层现象不明显,流速分布相对紊乱;泄漏孔速度越大,在空间内扩散越剧烈,范围越广.     

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.     

城镇架空天然气管道动态泄漏数值研究

针对城镇架空天然气管道动态泄漏问题,考虑不同压力等级对泄漏扩散的影响,选取高压(2.0 MPa)、次高压(1.0MPa)和中压(0.4MPa)3个压力等级管道进行模拟。先利用泄漏率计算模型分别计算临界流和亚临界流泄漏的泄漏率,得到不同压力等级管道的泄漏规律;再利用Fluent软件对动态泄漏进行数值模拟,得到天然气扩散的危险范围。结果表明,当管道体积和泄漏孔径一定时,管内压力越大,管内剩余气体质量越大,泄漏持续时间越长,天然气的危险范围也越大;随着动态泄漏的持续,泄漏率越来越小,天然气的危险范围也越来越小。天然气爆炸下限距地面高度和下风向水平距离随时间变化总体呈下降趋势,但高压(2.0MPa)管道在下风向水平方向的距离先增加再减小。     

浅海天然气管道泄漏扩散过程模拟研究

为评价浅海海底天然气管道泄漏事故后果,根据计算流体力学与多相流动理论,针对国外某天然气管道海峡穿越段,建立浅海海底管道泄漏扩散过程的计算模型。将泄漏孔径、泄漏速率、水流速度3个主要影响因素作为条件变量,模拟不同情况下的气液两相运动过程。结果表明,水下气体扩散分为三个阶段,即泄漏口上方形成气团、气团呈蘑菇状上升、气团由大气泡分裂为小气泡;泄漏孔径和泄漏速率对水下气体扩散到水面的时间具有显著影响,泄漏孔径与泄漏速率越大,气体泄漏量越大;气体泄漏量越大,水下气团体积越大,到达水面的时间越短;水流速度显著影响气体的扩散轨迹,水流速度越大,气体运动轨迹与海底的夹角越小,沿海流方向扩散的距离越远。研究结果可为水下天然气管道泄漏事故应急处理提供一定的科学指导。     

埋地成品油管道泄漏后油品渗流扩散规律

由于管道腐蚀、自然灾害以及第三方破坏,管道泄漏事故频发。为了研究油品在含水土壤中的渗流扩散规律,建立了埋地管道截面区域油品泄漏过程的"泄漏-渗流-扩散"数值模型。基于实际泄漏工况数据,分析了导压系数、泄漏孔大小、泄漏流量、管道直径、泄漏位置、埋深、重力、土壤含水饱和度等影响渗流扩散范围的敏感性。并预测了给定埋地管道条件下,泄漏油品扩散的范围及到达地面的时间。研究结果可为处理埋地管道泄漏事故提供参考。     

连续三相喷射环流反应器的实验和数值模拟

利用Pavlov管和电导探针分别测量含小颗粒（Stokes数小于1.0）的连续气液固三相喷射环流反应器内轴向液速和气体体积分数分布. 提出大气泡-小气泡-浆态相三相流体力学模型,以模拟三相喷射环流反应器的流体力学行为,对大气泡相和小气泡相分别考虑尾涡加速和气泡阻碍效应并修正其曳力. 对于上升区和下降区,流场模拟结果均与实验结果较吻合. 利用模型预测不同固体体积分数下的气体体积分数与轴向液速分布,结果表明,在考虑的固体体积分数范围内,气体体积分数随固体体积分数增加而下降,液体循环速度随固体体积分数增加而略有上升,其原因主要是反应器内平均气泡直径随固体体积分数增加而增大,进而导致气泡浮升速度加大并增强周围流体的加速运动.     

高含水期水平管油气水三相流动数值模拟

由于油气水三相间存在着不稳定的混合界面,在不同的条件下可产生多种流型。采用VOF多相流模型对水平管道中油气水三相流动进行数值模拟,得出在不同含气体积分数、含油体积分数、黏度及流速条件下油气水三相在水平管道中流动的相分布图。分析可知,在高含水期,随着含气体积分数的增加,流型由气泡流发展成分层流;随着混合物流速的增长,流型由分层流发展成段塞流。含气体积分数和混合物流速对流型有较大的影响。含油体积分数和原油黏度对流型的影响不明显。计算结果与相关理论比较吻合,对实际工程具有一定的指导意义。     

成品油管道泄漏污染土壤范围模拟计算

建立３Ｄ的ＣＦＤ模型,对埋管下部泄漏油品在孔隙度为０．４５的紧凑土壤区域及孔隙度为０．４７的疏松土壤中的扩散进行了模拟分析。结果表明：在紧凑土壤中,油品以圆滑的椭圆形向四周扩张,扩散宽度、深度和面积在泄漏初期增幅较大,扩散一段时间后增幅均变小,扩散区域的体积随时间以较小的增长率增长;在疏松土壤中,油品以上窄下宽的扩散区域向下延伸扩张,扩散宽度和面积的增长趋势均是先快后慢,而扩散深度的增长率明显大于在紧凑土壤中的增长率,扩散区域的体积随时间以较大的增长率稳步增长     

应用离散单元法研究散体微观结构

针对散体材料复杂的微观作用机制,采用离散单元法,研究了重力场内由两种粒径球体组成的微观混合结构,分析了各种类型配位数的大小及分布。结果表明,单一接触类型的配位数及分量配位数分布与体积组成有关。具体表现为:随着小粒径粒子体积百分比的增加,小粒子间、大粒子与小粒子间的配位数增大,而小粒子与大粒子间、大粒子间的配位数则减小;小、大粒径分量平均配位数均增大,且大粒径分量配位数增长更快。然而,两种粒径散粒体重力堆积下的全平均配位数与空隙率及体积组成无关,基本保持为定值。     

陈垃圾滚筒筛运动模式与筛分效率优化

推导陈垃圾在滚筒筛中的运动方程并求数值解,按最大位置角将陈垃圾运动模式划分成滚落、抛落、圆周运动,给出不同筛筒转速、半径、动摩擦因数下的运动模式判别云图. 滚筒筛试验结果显示,陈垃圾运动的最大位置角随转速的升高先增大后不变,转速超过50 r/min后垃圾进行圆周运动. 陈垃圾滚筒筛的筛分效率随转速增大呈先升后降的趋势,随抛落差的增大呈持续上升的趋势,随着原料水的质量分数的增加呈下降的趋势. 基于试验结果,给出滚筒筛最优转速取值云图,在实际工程中可根据垃圾动摩擦因数及滚筒半径选择最优转速,同时减小水的质量分数以提高筛分效率.     

突变管段三相流流型研究

油气水三相流动极其复杂, 三相之间的混合界面稳定性较弱, 因此在不同的输送条件下存在多种流型。使用 VOF模型, 以突变管段内油气水三相流为模拟对象, 在气体体积分数、 原油黏度及流动速度等参数不同的条件下, 对流体在管内的流动进行了模拟, 得到了相应的相分布云图。研究结果表明, 气体体积分数及流速对多相 流流型具有很大的影响, 而原油的黏度对流型的影响不是很明显。     

不同油品管道泄漏的数值模拟

针对埋地管道输送不同油品发生泄漏问题, 采用有限容积法建立埋地管道周围土壤多孔介质的三维流动传质数学模型, 通过C F D软件分别模拟了汽油、 柴油、 原油管道下方发生泄漏后, 不同油品在地下及地表的扩散范围。模拟结果表明, 在泄漏时间相同时, 柴油在土壤中的扩散范围最大, 其扩散范围比汽油大2 0%左右, 而汽油和原油的扩散范围基本相等; 当泄漏时间大于2h时, 不同油品在地下、 地表扩散速率基本趋于稳定。泄漏油品扩散范围的模拟对被污染土壤的修复工作具有指导意义。     

A numerical simulation of nonlinear propagation of gravity wave packet in three-dimension compressible atmosphere

By using FICE scheme, a numerical simulation of nonlinear propagation of gravity wave packet in three-dimension compressible atmosphere is presented. The whole nonlinear propagation process of the gravity wave packet is shown; the basic characteristics of nonlinear propagation and the influence of the ambient winds on the propagation are analyzed. The results show that FICE scheme can be extended in three-dimension by which the calculation is steady and kept for a long time; the increase of wave amplitude is faster than the exponential increase according to the linear gravity theory; nonlinear propagation makes the horizontal perturbation velocity increase greatly which can lead to enhancement of the local ambient winds; the propagation path and the propagation velocity of energy are different from the results expected by the linear gravity waves theory, the nonlinearity causes the change in propagation characteristics of gravity wave; the ambient winds alter the propagation path and group velocity of gr