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。     

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。     

障碍物形状对含硫天然气管道泄漏扩散影响的数值模拟

对含硫天然气管道泄漏扩散进行模拟研究,在不同风速下对比分析了计算区域内障碍物形状、障碍物坡度对泄漏气体扩散过程的影响规律,并模拟了不同条件下H₂S组分的安全区域。结果表明,障碍物的存在使泄漏气体在风力作用下堆积在障碍物的迎风面,障碍物的形状改变泄漏气体的运动路径。当障碍物为无坡度障碍物（建筑物）时,泄漏气体的扩散高度增大,且在水平方向的传输被阻碍;当障碍物为有坡度障碍物（山体）时,泄漏气体在水平方向的扩散距离增大,且在外界风力达到一定速度之后,泄漏气体绕过障碍物在背风区扩散时开始向下沉降,导致地面附近的安全区域范围减小。减小障碍物坡度,风速较小时对泄漏气体的扩散无影响,风速较大时泄漏气体将障碍物包围并在近地面处扩散;增大障碍物坡度,泄漏气体的扩散规律与无坡度障碍物（建筑物）存在时相似。模拟结果可为含硫天然气泄漏事故的处理提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。