海底埋地原油管道泄漏扩散数值模拟

现有文献对原油在海水中的泄漏扩散规律研究相对较少。为此,采用计算流体力学方法,建立VOF模型和多孔介质模型,研究了海水流速和油品泄漏速度对海底埋地原油管道泄漏扩散的影响。计算结果表明:随着海水流速增加,原油扩散至海面的横向扩散距离增加,扩散时间延长,海水流速大于1. 5 m/s时对原油在海水中的扩散影响显著,海水流速为0. 35 m/s时原油到达海面的横向扩散距离为12. 688 m;随泄漏速度增大,原油扩散至海面的时间缩短,与泄漏速度为2 m/s时相比,泄漏速度为8 m/s所用时间缩短约;原油在海泥中的扩散范围随着泄漏速度增加而增大,同一泄漏速度下随着泄漏时间延长,原油在海泥横向和纵向的扩散距离在增长到最大值后趋于稳定,原油在海泥中所受的横向阻力小于纵向阻力。研究结果可为准确预测海底埋地原油管道泄漏范围及制定应急抢险方案提供理论支撑。     

海底输气管道气体泄漏扩散模拟及影响因素研究

为研究泄漏孔径、泄漏点水深以及外部风速对海底输气管道泄漏后果的影响,以某海底输气管道为研究对象,选取两种泄漏孔径,两种泄漏水深,9种风速进行泄漏扩散的模拟计算。计算包含泄漏模拟、气体水中扩散计算及气体在空气中扩散的CFD模拟。最终得到各泄漏工况条件下可燃气体云团体积及影响范围。通过对数据进行归纳分析,得到气云扩散及影响距离的变化规律。结果表明,泄漏速率和泄漏水深会影响海底管道泄漏后气体到达海面的气体释放面积和气体垂直流速,进而影响气云在海面的扩散后果,风速会影响气云扩散的范围和浓度分布。泄漏孔径、泄漏点水深以及外部风速是进行海底管道泄漏扩散分析的关键因素,需要在分析中进行系统性考虑以全面反映海底管道的风险水平。当前分析方法能够较全面地分析以上关键因素对后果的影响,为现场抢险、应急响应等提供判据和输入,有助于完善应急准备分析和制定更加有针对性的应急处置方案。      

掺氢天然气长输管道泄漏扩散规律数值模拟

目的探究多因素耦合下掺氢导致的天然气长输管道泄漏扩散规律。 方法以西气东输二线工程为研究对象,采用Fluent软件建立管道二维平面泄漏扩散模型,通过单因素和多因素耦合分析掺氢比、泄漏孔径、风速和大气温度对掺氢天然气泄漏扩散的影响。 结果随着掺氢比增加,甲烷扩散区域的质量分数和宽度减小,而氢气则相反;随着泄漏孔径增大,掺氢天然气扩散的质量分数和范围增加;随着风速增加,掺氢天然气泄漏后扩散的质量分数增加,且分布逐渐向下风向偏移,而扩散高度减小;大气温度对掺氢天然气泄漏扩散的影响不显著。不同因素对掺氢天然气管道泄漏扩散范围的影响程度为:泄漏孔径＞风速＞掺氢比＞大气温度。 结论4种影响因素中,泄漏孔径对掺氢天然气管道泄漏扩散的影响程度最大,因此应重点防范掺氢天然气管道因腐蚀等因素引起的管道开裂、穿孔引起的泄漏。      

海底高压输油管道泄漏事故后果研究

为探究海底高压输油管道油品泄漏后在水体中的扩散规律,对水深为20 m的管道,建立二维泄漏扩散模型,采用流体体积法,模拟不同运行工况下的海底输油管道泄漏扩散过程。对比分析运行压力、水流速度以及泄漏孔位置对油品扩散范围的影响,结果表明:运行压力<3 MPa的输油管道正上方发生小孔泄漏时,溢油到达水体表面的时间随管道运行压力的上升而缩短;如果管道运行压力>3 MPa,随着管道运行压力的上升,油品到达水体表面所需的时间基本不再变化;不同管道运行压力下的输油管道侧方发生小孔泄漏时,泄漏油品到达水体表面所需时间相近,均为30~34 s,且泄漏后的相同时间内管道运行压力越大,油品向下游的迁移距离越远。本研究对海底高压管道泄漏的应急抢险具有一定指导意义。     

天然气管线泄漏扩散及危害区域分析

对天然气扩散浓度进行研究，可以解决泄漏气体沿地面扩散所形成的危险区域预测问题，为管道运行和抢修提供安全保障，对于输气管线的风险后果定量分析具有重要的意义。为此，考虑到天然气泄漏扩散的特殊性，选取高斯模型作为扩散危害基本模型，给出了非正常泄漏状态下模型的修正函数。结合3种典型的泄漏扩散事故情景，模拟分析了天然气职业接触浓度限值和爆炸上、下限浓度所对应的扩散距离和危害区域面积；此外还对比分析了风速、泄漏孔径及泄漏时间等因素对扩散危害面积的影响。算例结果表明，管道发生连续泄漏时，危害区域的面积随风速的增大而减小，随泄漏孔径的增大而扩大。发生大规模瞬态泄漏时，在泄漏初期，人员产生不适症状的危害区域及爆炸危险区域都随时间的增加而逐渐扩大；随着时间的延长，泄漏气体不断被空气稀释而使得浓度降低，若时间足够长，危害区域将不再存在。     

天然气管道气体泄漏扩散过程研究

天然气管道发生气体泄漏将造成一定的危险范围。通过对泄漏气体扩散边界的研究，可确定泄漏气体扩散形成的危险域。研究得到，提高风速或气体泄放速度均会加大气体扩散速度，而使沿下风向的扩散浓度减小。将风速和气体泄放速度分别提高20%，风速对气体扩散速度的影响较大，而泄放速度对气体扩散浓度的影响较大。风速加大，泄漏危险域减小；风速减小，气体受浮力作用较明显，泄漏危险域变大。该研究成果可对泄漏气体扩散的危险域进行有效预测，有助于预防泄漏重大事故的发生。     

埋地输气管道穿孔泄漏扩散浓度的数值模拟

基于有限容积法,建立输气管道泄漏扩散模型。以天然气管道为例分析了管道穿孔泄漏的原因,并进行数值模拟,得出了不同时刻模拟区域内天然气云团的扩散特性,给出了不同时刻爆炸浓度范围。结果表明：埋地天然气管道泄漏后,随着扩散时间的增加,近地面附近区域受气体危险浓度作用时间较长,影响程度较大。该成果为管道安全抢修提供理论指导,也说明应用数值方法模拟埋地燃气管道泄漏扩散规律是可行的。     

含硫天然气管道破裂硫化氢扩散的影响分析

气体扩散过程十分复杂,受诸多因素的影响。同时,含硫天然气的运输存在一定的安全风险,因此,研究含硫天然气管道破裂后硫化氢扩散的影响范围具有重要的意义。通过对不同长度的含硫天然气管道泄漏后硫化氢扩散影响范围的分析,得出硫化氢含量,风速、破裂面积以及地形地貌对事故后果的影响规律,以期为含硫天然气管道的安全标准提供参考。     

LNG泄漏扩散模拟研究

为了准确描述环境因素对液化天然气(LNG)泄漏后扩散的影响,研究和比较了各种气体扩散模型,将板模型和高斯模型相结合建立液化天然气泄漏扩散模型;重点讨论了泄漏后蒸气扩散的运动规律及重要影响因素,结合大气湍流理论和气体运动状态方程对LNG蒸汽的重气扩散和被动扩散过程进行了详细论述。运用MicrosoftVisualBasic和MATLAB语言开发了液化天然气泄漏扩散模拟软件,通过模拟不同情况下LNG泄漏的危险性区域,分析了环境因素对LNG泄漏后果的影响。将模型计算结果进行了结果分析,总结了风速和大气稳定度相互作用对液化天然气泄漏的影响规律,为该类事故的风险定量计算提供了可借鉴的方法,可为有关部门制订和完善事故的应急救援措施和风险管理提供参考。     

城市埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对城市埋地天然气管道穿孔泄漏扩散问题,结合有限容积法,利用Gambit 2.4建立了天然气管道不同泄漏位置的CFD仿真模型,利用Fluent 6.3分别对天然气管道上部、下部及背风侧3种泄漏工况下,气体在土壤中和空气中的扩散规律进行了数值模拟。研究结果表明,下部泄漏在土壤和空气中的危险范围最大,关闭泄漏管段两端阀门以后,气体扩散危害范围逐渐变小。研究结果为城市埋地天然气管道泄漏事故现场人员疏散及安全抢修提供了理论依据。     

含硫天然气管道泄漏事故数值模拟与分析

高含硫天然气管道在运行过程中由于腐蚀等原因经常会发生孔口泄漏事故,对周围人身安全和环境造成危害。利用CFD软件Fluent对有风状态下高含硫天然气管道发生孔口泄漏后CH4和H2S的扩散情况进行了数值模拟。结果表明,CH4受浮力影响向高空扩散趋势明显,其爆炸范围集中在泄漏口附近;H2S由于初始动量较大,在泄漏孔口附近会向高空扩散,但随着动量的减少和扩散距离的增加,在重力的作用下会逐渐降落到地面附近;对比3m/s和1m/s风速情况下CH4和H2S的扩散情况,在1m/s风速下CH4的爆炸范围会略有增加,高浓度H2S会达到更高的范围,且靠近泄漏口附近的地面浓度会更低。     

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天然气管道发生泄漏扩散是输气管道事故危害的根本原因，因此建立输气管道泄漏扩散的合理模型是正确评估输气管道事故损失后果的关键技术之一。通过分析高斯（Gaussian）模型、Sutton模型和重气模型等常见气体扩散数学模型在模拟天然气管道泄漏扩散过程中的局限性，结合天然气管道泄漏扩散过程的特殊性，在同时考虑输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应，以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响效果的基础上，建立起了适合天然气管道泄漏特点的扩散模型。该模型从考虑因素的合理性和气体泄漏边界条件的选取上都更加符合天然气管道泄漏扩散过程的实际情况。此外还对新建模型的科学合理性和使用可靠性进行了算例模拟分析检验。     

输气管道泄漏音波传声特性及泄漏识别

介绍了音波泄漏检测与定位的基本原理,研究了管道泄漏音波的传声特性,利用输气管道泄漏检测平台进行了不同输气压力下不同泄漏孔径的泄漏检测试验,分析了不同条件下的声谱特征。根据管道泄漏音波不同信号特征量建立不同条件下的隐马尔可夫模型,对管道泄漏进行了分类识别。试验分析结果表明,该方法有较好的识别率,隐马尔可夫模型应用于输气管道泄漏识别是可行的,且比支持向量机具有更高的识别准确率。该方法为天然气管道泄漏的进一步研究提供了理论基础。     

隧道内埋地燃气管道泄漏扩散规律研究

目的隧道内埋地燃气管道发生泄漏后燃气易积聚达到最低爆炸极限浓度,产生爆炸危险,需要对管道泄漏后在土壤和空气环境中连续扩散的问题进行研究。方法采用理论分析和数值模拟的方法,对土壤和空气区域中的燃气浓度进行同时连续的监测。结果①小孔泄漏发生后10 min、20 min、30 min、40 min时刻甲烷体积分数值为0.05的等值线在土壤内的最大扩散半径分别为0.90 m、1.15 m、1.25 m和1.30 m,甲烷在土壤内的最大扩散半径在10~15 m之间;②泄漏发生约5 min后土壤内各点处甲烷浓度趋于稳定;③空气区域中甲烷体积分数随时间的变化分为快速增长、缓慢增长和稳定3个阶段,泄漏发生60 min后隧道顶部6 m长的区域处于爆炸极限浓度范围内。结论隧道内埋地燃气管道发生泄漏后,燃气在土壤内扩散半径不超过15 m,相对封闭的隧道环境使得隧道顶部6 m区域处于爆炸极限浓度范围内,需加以防控。      

海底管线附近沉积物迁移机理及危害防治

对海底管线附近沉积物迁移机理及危害进行了分析,从人为控制的角度,对减少管线在冲刷的作用下裸露、淘空等现象提出建议和看法。     

海底悬空管道内部流体对振动特性的影响

在实际海洋环境中,海底悬空管道的振动受到海洋流体及内部输送流体的作用而具有新的特点。文章建立了受内部流体影响的管道自振特性分析的有限元模型,研究了内流影响管道自振特性的机理,给出了受内流影响的管道固有频率的数值解和避免共振的临界内流速度,为海底管道的使用和维护提供参考。