埋地管道土壤温度场的数值模拟

为避免凝管事故发生,需要准确知道埋地管道在受外界非稳态环境影响时,在不同停输时期管内油品和周围土壤温度场的变化规律,确定管道的允许停输时间。建立了埋地热油管道土壤温度场的非稳态传热模型,该模型较全面地考虑了边界条件和初始条件。数值模拟了预热启输过程土壤温度场的发展情况,分析了土壤温度场随时间的变化趋势。地表温度受大气影响最为明显,远离管道的深层土壤温度受大气温度变化影响较小,越靠近管道附近的土壤温度上升幅度越大,且受热油温度的影响越明显。     

水热耦合对冻土区埋地管道土壤温度场的影响

冻土区埋地热油管道最常见的安全问题是冻害破坏。当环境温度降至冰点以下,土壤中水分的冻结将伴随着水分向冻结前锋迁移,产生不均匀冻胀,加之周期性不可逆的冻融循环,极易造成管道失稳甚至破裂。研究管道冻害成因,应先预测埋地管道周围土壤冻融过程中温度场的变化,以及温度场与水分场的变化关系。采用有限体积法,建立土壤多孔介质水热耦合相变模型,利用SIMPLER算法进行数值求解,为了研究水分对土壤温度场的影响,这里对无水土壤和饱和含水土壤两种极限情况进行对比分析,结果表明：在输油管道运行初期,两种情况土壤温度场接近,随着运行时间的延长,饱和含水土壤温度场偏高,水分迁移和冰水相变对土壤温度场具有一定影响。     

埋地热油管道温降及土壤温度场

埋地热油管道输送过程中,需要准确预测管道的运行工况。本文主要分析油流沿管道的轴向温降及管道周围土壤温度分布,得出了埋地热油管道的温降曲线和其周围土壤温度分布曲线。     

导热系数对管道周围土壤温度场的影响

对冷热原油交替输送管道热力问题进行了理论分析,考虑到问题的复杂性,对问题进行了适当的简化处理,建立了埋地管道周围土壤温度场计算的数学模型,采用三角形单元网格进行数值计算。通过计算实例重点分析了土壤导热系数对土壤温度场的影响规律,导热系数对管道周围土壤温度分布影响很大,对其具体数值的确定须慎重。     

并行埋地管道周围土壤温度场分区模拟研究

为了提高并行埋地管道土壤温度场模拟的准确性,将管道周围土壤温度场划分为土壤表面烘干区、土壤烘干区、非烘干区三个区域。分区考虑管道周围土壤导热系数、比热、密度,建立并行埋地管道周围土壤温度场的数学模型。采集并行管道周围土壤物性参数、大气温度、风速等参数,利用有限容积法求解模型。通过与管道周围实测温度对比,可知模拟计算结果与实测结果基本一致。     

水分迁移对岛状冻土区埋地管道周围非稳态温度场的影响

多年冻土岛大多处于连续多年冻土和季节性冻土的过渡地带,沼泽化现象很普遍,对土壤热交换条件极其敏感。结合岛状冻土区土质条件及环境因素,建立饱和冻土多孔介质水热耦合模型并进行数值计算,研究水分迁移、冰水相变对冻土温度场和埋地原油管道非稳态传热的影响。对控制和减少因管基融沉导致的安全事故,保障管道长期稳定运营具有现实指导意义。     

不同季节埋地热油管道周围土壤温度场数值模拟

埋地热油管道周围土壤温度场是随时间变化的非周期性非稳态温度场,建立埋地管道周围土壤温度场的非稳态传热模型,对不同季节埋地热油管道周围土壤温度场非稳态传热规律进行数值模拟。分析表明,不同季节温度条件下管道周围土壤温度场分布差别很大,管道有、无保温层土壤温度场分布明显不同。管道有保温层条件下,管道周围土壤温度场呈半圆形曲线分布,在冬季等温线沿管道正上方分布,在夏季等温线沿管道正下方分布;管道无保温层条件下,管道周围土壤温度场呈近似椭圆形分布。这主要是由于土壤热阻的存在温度波在传导过程中具有迟延性,管道周围土壤温度场受管道散热影响,两条等温线出现重合所致。通过对埋地热油管道非稳态传热因素的研究分析,为管道安全、经济启输、节约能源提供参考。     

冬季埋地管道原油泄漏及土壤温度场数值模拟计算

文章利用CFD模拟计算软件,建立了冬季埋地管道泄漏模型,应用流固耦合相变数学模型,对冬季冻土热油管道正上方和正下方泄漏前后土壤温度场变化以及油品在土壤中的扩散规律进行数值模拟。研究表明:由于油温,管道泄漏前管道周围的土壤会升温,从而有一稳定的温度场;当管道泄漏后,温度场遭到破坏,同时受到土壤低温的影响,泄漏前端的油品会很快降温,达到凝点,并且出现了多种形态的凝油层,使原油扩散速率下降,土壤热影响变化逐渐趋于稳定。泄漏位置不同,土壤中原油分布差异较大,温度也有所区别。     

埋地管道夏季泄漏土壤温度场及原油分布数值计算

基于分布式温度光纤传感技术检测管道泄漏机理,研究了埋地管道泄漏传热特点,并采用有限容积法建立了管道泄漏多孔介质流固耦合换热控制方程,针对夏季埋地热油管道不同位置泄漏前后大地温度场的变化及原油在土壤中的分布规律进行数值计算,得出了管道正上/下方穿孔泄露后土壤温度场及原油分布随时间的变化关系.研究表明:夏季泄漏初期管道周围土壤温度场变化剧烈,泄漏位置对土壤温度场分布影响较大,检测管道发生泄漏可以使用分布式温度传感技术.     

埋地热油管道预热过程周围土壤温度场蓄热量计算

采用原油参数模拟了热油管道预热的热力过程,建立了相应的热力计算模型,并利用有限体积法对东北地区输送大庆原油某管线的预热过程进行了数值模拟,计算得出了预热完成后土壤的蓄热量。对预热过程土壤温度场的变化规律进行了描述。     

水分迁移冰水相变对冻土区埋地热油管道停输温降影响的研究

建立冻土区埋地热油管道停输过程水力、热力数学模型,并进行数值计算,考虑了土壤水分迁移、冰水相变及原油凝固潜热、自然对流换热对停输过程管内原油温降的影响,得到了停输期间土壤温度场分布。通过与不考虑水分迁移、冰水相变的停输温降进行对比。研究表明：受水分迁移、冰水相变的影响,管道周围土壤温度等值线向管道两侧移动范围较大,土壤平均温度与不考虑水分时相比偏高,在停输过程中管内原油温降速率小于不考虑水分时的情况,受土壤中水分的影响,停输过程管道周围土壤等温线延Y轴略向下偏移。     

管道泄漏污染物一维迁移的LBM模拟

石油管道泄漏现象时有发生,对环境造成了危害,研究埋地管道石油污染物泄漏尤为关键。在此采用Boltzmann研究方法,通过多尺度技术和局部平衡态分布函数的Chapman-Enskog展开得到运算的平衡态方程,并给出了石油管道污染物泄漏迁移的一维有源扩散方程的格子Boltzmann模型,通过C++软件数值模拟进行运算。最终得出结果与理论解一致,验证了用Boltzmann方法研究污染物泄漏迁移的可行性。     

冻土区埋地热油管道冻融危害及防护措施研究

基于冻土工程的特殊性,结合国内外已建冻土管道运行过程的各类风险,系统阐述了冻土管道所必须面临的5大冻害。并依据冻土管道工程的设计原则和经验,详细论证了各类冻害的防护措施。所得成果将为我国后续冻土管道工程的设计、施工及冻害防止奠定基础。     

寒区埋地热油管道周围土壤冻胀融沉数值分析

基于相变瞬态温度场数学力学模型,自行编制有限元程序借助ANSYSY软件对寒区埋地热油管道周围土壤的冻融相变过程进行数值计算,分析了环境温度周期波动情况下热油管道周围土壤温度场、应力场、位移场的变化关系.研究表明:在地表温度的周期性正负波动下,较长时间内管道周围土壤温度场、位移场、应力场变化剧烈,且管道上方土体的融沉速率...     

影响埋地输油管道泄漏介质迁移两种因素分析

通过建立埋地输油管道泄漏污染物迁移二维模型,分别分析了泄漏油相、水相在管道不同泄漏孔径和位置发生泄漏时的扩散迁移规律。研究表明:泄漏油水污染物分布由苹果状、U状向椭圆状转变,泄漏孔径越大,泄漏速度亦越大,泄漏到地表的时间也相对提前;管道不同泄漏位置其泄漏油水污染物分布对称轴线不同,且油品在相对靠近地表泄漏时会提前泄漏到地表。本研究可为光缆检漏技术用于检测、定位埋地输油管道的泄漏情况和泄漏位置提供参考。