埋地天然气管道泄漏数值模拟

给出了天然气管道泄漏几何区域图形,建立了天然气泄漏控制方程,基于控制体积原理和多孔介质理论,利用计算流体力学软件对埋地天然气管道泄漏过程进行了数值模拟。通过模拟,得到了天然气在土壤和空气中泄漏浓度分布,并分析了风速对天然气组分的扩散影响规律,确定了安全区域,为天然气管道泄漏应急救援和安全管理提供了理论依据。     

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。     

城市综合管廊内燃气泄漏及应急预案模糊故障树分析

为进一步保障天然气管道入廊后的安全性,采用模糊故障树分析方法,从风险研究角度评估城市综合管廊内燃气管道泄漏的故障概率,识别出其中的主要风险点,同时针对燃气管道泄漏突发性强、场景复杂、维修难度大等特点,制定专用应急预案,并对应急预案的完备性进行评估。研究结果表明,采用模糊故障树理论,可以有效对城市综合管廊内燃气泄漏进行有效评估。采用故障树评估方法,结合广泛使用的检查表单的方法,将书面性的应急预案转化为影响预案体系的节点或事件,将评估过程有机结合定性分析和定量评价两种常见方式,为城市综合管廊内燃气泄漏应急预案完备性评估中引入定量评价做了一个有益尝试。     

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.     

基于ALOHA和多元回归预测的地面天然气管道泄漏扩散模型研究

为提高地面天然气管道泄漏扩散范围预测的精度,基于事故后果模拟分析和多元回归预测方法建立地面天然气泄漏扩散范围预测模型,以北京市某地面天然气管道泄漏事故为研究对象,结果表明:通过事故后果模拟分析得出,风速、大气稳定度、管道压力和泄漏口直径为扩散范围的关键影响因素,即为预测模型的自变量因素;通过多元回归预测和MATLAB软件建立的地面天然气管道泄漏扩散范围预测模型,其最大误差为5.48%。本文所建预测模型对天然气泄漏扩散范围的预测有一定的实际应用价值,可为地面天然气管道泄漏事故应急救援工作提供指导。     

山区成品油管道泄漏扩散分析

目前关于成品油管道泄漏扩散分析的研究成果仅适用于平地埋地管道,而针对山区复杂地理环境下成品油管道泄漏的研究极其缺乏,致使油气管道的泄漏事故处理方案不合理.选取某山区成品油管道的一处高后果区进行研究,通过提取管道所处实际山体的典型地形特征,建立了山体三维简化模型.采用VOF方法模拟了当埋地管道破裂时泄漏油污染物在山体表面的动态运移扩散过程,分析了泄漏速度、油品物性和地表情况对泄漏污染物扩散速率和扩散面积的影响规律.研究结果对指导复杂山区成品油管道发生严重泄漏事故后的救灾抢险工作提供了重要的理论支撑.     

高硫气田集输管道阀室泄漏过程模拟分析

根据某高硫气田阀室设计参数得到最大气体泄漏量;同时利用获得的气象参数及周围地形的相关数据,采用基于CFD的事故模拟软件Fluidyn-PANACHE对复杂地形下的风场及含硫天然气的泄漏扩散过程进行数值模拟;分析风速、风向及高度对硫化氢扩散的影响;并得到不同风向下不同浓度的有毒气体可能的影响范围,将可能影响范围与应急预案相结合,更好地实现管道阀室突发事件的应急处置。     

建筑物条件下埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对城镇埋地天然气管道泄漏扩散过程,考虑多建筑物条件下不同组分、不同浓度的气体扩散规律,利用计算流体力学(CFD)软件建立埋地管道泄漏扩散过程的三维物理模型,将环境风场和泄漏速率以用户自定义函数形式引入边界条件中,将模拟过程分为环境风场的稳态模拟和泄漏扩散的瞬态模拟两步,又将泄漏扩散过程分为持续泄漏扩散和管道阀门关闭后的泄漏扩散两个阶段,分析天然气的泄漏扩散规律。结果表明,环境风场的稳态模拟是十分必要的,建筑物附近流场存在三个低速区,建筑物边缘存在较大的速度梯度;天然气的持续泄漏扩散阶段呈现土壤层局限扩散、上游低速区积聚、气云浮升、H2S的沉积扩散等特征,在阀门关闭后的阶段呈现气体扩散延续性、气云由上而下消散等特点;在本文工况条件下,H2S比CH4的扩散范围大,消散时间晚,危险性更大。     

建筑物条件下埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对城镇埋地天然气管道泄漏扩散过程, 考虑多建筑物条件下不同组分、 不同浓度的气体扩散规律, 利用计算流体力学( CFD) 软件建立埋地管道泄漏扩散过程的三维物理模型, 将环境风场和泄漏速率以用户自定义函数形式引入边界条件中, 将模拟过程分为环境风场的稳态模拟和泄漏扩散的瞬态模拟两步, 又将泄漏扩散过程分为持续泄漏扩散和管道阀门关闭后的泄漏扩散两个阶段, 分析天然气的泄漏扩散规律。结果表明, 环境风场的稳态模拟是十分必要的, 建筑物附近流场存在三个低速区, 建筑物边缘存在较大的速度梯度; 天然气的持续泄漏扩散阶段呈现土壤层局限扩散、 上游低速区积聚、 气云浮升、H₂S的沉积扩散等特征, 在阀门关闭后的阶段呈现气体扩散延续性、 气云由上而下消散等特点; 在本文工况条件下, H₂S比CH₄的扩散范围大, 消散时间晚, 危险性更大。     

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。     

HLB对原油乳化降黏的影响及分析

利用烷基酚聚氧乙烯醚（OP⁃10）和丙二醇嵌段聚醚（L61）两种乳化剂配置不同亲水亲油平衡值（Hydrophilic Lipophilic Balance,HLB）的混合乳化剂,针对辽河油田欢喜岭采油厂二区稠油进行降黏实验,以探明该稠油最适宜乳化剂的HLB。同时,采用聚焦光束反射测量仪（Focused Beam Reflectance Measurement,FBRM）对稠油乳状液进行微观实时测量,分析液滴数量及粒径对原油乳状液黏度的影响。结果表明,在一定范围内,混合乳化剂的HLB为9.0时,降黏效果最好,小液滴数量趋于稳定,小液滴数量与HLB不等于9.0的乳化剂相比明显偏低,液滴分布均匀,乳状液性质稳定。     

线型SBS胶乳改性乳化沥青的制备及性能分析

采用线型SBS胶乳制备一种SBS改性乳化沥青,并对乳化沥青性能进行分析。实验考察了乳化剂种类、乳化剂质量分数,线型SBS胶乳质量分数以及制备工艺对改性乳化沥青性能的影响,利用扫描电镜观察了乳化沥青的形貌。结果表明,当乳化剂为OP⁃10、乳化剂质量分数为2.0%、线型SBS胶乳质量分数为4.0%、剪切速率为3 000~4 000 r/min、剪切时间为30 min时,制备的线型SBS胶乳改性乳化沥青蒸发残留量为65.5%、储存稳定性分别为0.43%（1 d）和2.15%（5 d）、针入度为65 mm、软化点为55.7 ℃,符合道路改性乳化沥青的技术要求,SBS在乳化沥青中分散均匀。     

含油污水电絮凝净化装置室内外实验对比研究

针对含油污水的乳化特性,利用自主设计的新型电絮凝装置开展净化实验研究。室内实验测试结果表明,随着电流密度的增大和处理流量的减小,除油率和除浊率升高,当电流密度为95.24A/m^2,处理流量为20L/h时,装置处理效果最佳。现场实验测试结果表明,随着电流密度的增大,除油率有升高的趋势,浊度和固体悬浮物的去除率逐渐降低;随着处理流量的增大,除油率和固体悬浮物的去除率逐渐减小;当电流密度为47.62A/m^2,处理流量为10L/h时,处理效果最佳,除油率达88%,浊度去除率为77%,固体悬浮物去除率为81%,能量消耗为1.73kW·h/m^3,铝极板消耗为1.55g/g。最后,对室内外实验结果进行了对比分析,提出了装置的改进方案。     

土壤大气耦合埋地管道泄漏扩散的数值分析

城市燃气管网多为埋地敷设,给探测微小泄漏带来了困难,而燃气泄漏后容易发生中毒、火灾、爆炸等恶性事故,给城市公共安全带来隐患。针对管网分层筑土和不分层筑土两种回填方式建立计算模型,并针对土壤和大气环境中燃气扩散规律的不同建立不同的物理对流扩散模型;基于非稳态泄漏模型,以CFD软件为基础,分析燃气在土壤中扩散时进行单独求解,分析燃气在大气中扩散时进行土壤和大气耦合求解。研究回填筑土方式对燃气在土壤和大气中扩散规律的影响。结果表明,低、中浓度燃气通过分层交界面时会发生延迟扩散,并产生拐点,通过分层交界面后扩散速率加快,泄漏时间大于100 s时燃气在分层筑土中的扩散速率均高于不分层筑土中的扩散速率;分层筑土时,CH4在大气中迎风横向和顺风向的扩散速率相差不多,泄漏100 s后纵向扩散速率大于不分层筑土时的纵向扩散速率,且惯性阻力系数越大,扩散越快。     

地上输油管道泄漏危害研究进展

输油管道泄漏事故对环境的影响很大,如果泄漏产生的油池和蒸汽云遇明火发生爆炸和燃烧,会对企业造成严重的经济损失和人员伤亡,国内外学者针对输油管道泄漏危害进行了大量的研究,总结出了大量石油污染物的迁移规律,但是所得到的迁移规律大都受特定环境条件的约束,参考价值不大,因此寻找适用范围广泛的污染物迁移规律和影响其扩散效果的各个因素之间关系是今后研究的主要方向。石油蒸汽云的爆炸属于重气扩散,其扩散范围集中在近地处,受环境因素影响较大。遇明火室外爆炸评价使用TNO多能法比TNT当量法更为适用,模拟研究也证实了这一点,并且不同组分的蒸汽云产生的危害范围不尽相同。爆炸引发的池火灾的模拟主要是研究各因素对燃烧特性的影响及伤害范围,而小尺度油池试验得出的结论能否用于更大规模的池火灾需进一步论证。通过事故现场大数据对模拟模型进行修正,从而提高模拟精度,为爆炸燃烧特性的研究和企业预测危害范围提供理论支持。     

变径管对成品油顺序输送混油量影响数值研究

为研究变径管对成品油顺序输送混油量的影响,应用多相流模型,将90#汽油与0#柴油两种油品作为交替输送对象,对成品油管道的变径方式及变径角度对成品油顺序输送混油量的影响进行数值计算,得到了混油量分布情况,并对其结果进行了分析。结果表明,混油进入突扩管中,混油段长度增长速度明显降低,混油段长度也出现短时间的减小,而后混油段长度增长速度明显加快,但低于变径前的水平,且随着变径角度的增加,混油段长度均有不同程度的减小;混油段流入渐缩管后,混油段长度增长速度显著变大,而后出现减小的趋势,但仍高于变径前的水平,且随着渐缩管变径角度的增加,混油段长度均有不同程度的增加。     

起伏地区天然气管线清管过程分析研究

研究清管过程中气液两相流流动特征,有助于管线本身及上下游设备的设计和操作。因此,采用多相流瞬态模拟软件OLGA,对起伏地区天然气管线清管过程中气液两相流动规律进行了研究,重点分析了清管过程中的流型、压力、持液率、清管速度、积液量等参数的变化规律。结果表明,由于清管过程中地形起伏较大,气液两相流体出现了分层流、段塞流和环状流等3种流型;管道入口处压力最大,沿程压力逐渐减小,压力波动情况与流体持液量和地形有关;清管器速度总体上波动不大,平均速度为3.5～3.8 m/s;清管过程中出现的最大液塞段长度达到3 851.0 m;持液率不断变化,最大清出液量接近300 m3。研究结果对地形起伏地区天然气管线的清管作业具有一定的实际指导意义。     

不同倾角下悬链线立管数值模拟分析

为降低混输管严重段塞流带来的危害,须对其流动特性进行分析研究。以某水平下倾管⁃悬链线立管实验系统为研究对象,建立相关的数学模型、物理模型,运用CFD软件,模拟该种管型下的严重段塞流流动现象,分析了严重段塞流流动特性以及压力、速度、含气率变化特性。通过数值模拟得到了不同倾斜角度下的流型图、压力变化曲线及周期变化规律。分析结果表明,随着下倾管倾斜角度的增大,流型图的转换边界发生变化,形成严重段塞流所需的气相折算速度增大,形成间歇流所需的气相折算速度减小;严重段塞流压力最大值随倾斜角度变化较小,其周期则随倾斜角度的增大而减小,并呈指数函数变化。     

基于太阳能和LNG冷能的朗肯循环系统热力学分析

针对化石燃料燃烧时对环境造成严重污染的问题,为增加清洁能源在我国一次能源消费中所占的比例,构建了太阳能和LNG冷能联合使用的有机朗肯循环系统,通过热力学性能和㶲损分析了建立的循环系统。结果表明,当循环Ⅰ、Ⅱ的蒸发压力为2.8 MPa、蒸发温度为371 K时,系统存在最大净输出的功和热效率,其值分别为81.46 kW、20.88%;当循环Ⅰ、Ⅱ蒸发压力分别为3.0 MPa,蒸发温度为371 K时,最大㶲效率为53.43%;换热部件的㶲损最大,集热器的㶲效率较低;按90%发电效率、1元/（kW·h）电价计算,系统年均可带来超过53万元的经济效益,与相同燃煤发电量相比,可减少SO2排放量13 939 kg/a和CO2排放量462 000 kg/a,具有节能减排的效果。     

两种典型肋条形状大涡模拟

在长距离输气管道中最主要的能量损失形式是湍流阻力。为了研究肋条形状对湍流情况下流过肋条的流体介质的影响规律,采用CFD软件,在雷诺数为5 300的条件下,对间隔三角形肋条和刀刃形肋条两种典型肋条进行大涡模拟,通过分析壁面阻力和流场,得出减阻效果更好的肋条形状,并找出不同形状肋条影响流场的原因。结果表明,与间隔三角形肋条相比,刀刃形肋条受到的壁面阻力更小,近壁区速度梯度更小,产生的二次涡使流场更加稳定,具有更好的减阻效果。