架空天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对天然气管道穿孔泄漏扩散问题,结合有限容积法,建立了天然气管道不同泄漏位置的CFD仿真模型,分别对天然气管道上部、下部、迎风侧及背风侧等4种工况的泄漏扩散进行了数值模拟。研究结果表明,下部泄漏比上部泄漏气体更贴近地面且不易扩散,且横向危险范围也比上部泄漏大30～70m;迎风侧泄漏与背风侧泄漏情况相似,但迎风侧泄漏危险区域的纵剖面面积更大,更危险。应用数值方法模拟管道穿孔扩散问题,给出了不同工况下的泄漏范围,为天然气管道泄漏的安全输送及安全抢修提供了理论依据。     

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。     

燃气管道非稳态泄漏及扩散的模拟

为了得到准确可靠的燃气泄漏扩散规律及事故的危险范围,基于对燃气管道实际泄漏过程特点的分析,结合湍流扩散微分方程,分别建立了非稳态泄漏及扩散模型,并分析了其求解过程.以实例为基础,讨论并分析了泄漏相对孔径、气源切断时间、风速、扩散距离以及大气稳定度等对泄漏扩散浓度范围的影响.同时,针对泄漏扩散的中毒、火灾爆炸事故可能性危险范围给予了讨论和分析.研究结果将为控制和降低燃气泄漏事故的危害性提供理论参考.     

燃气泄漏扩散过程的模拟研究

室内可燃气体泄漏后与空气形成混合气体,容易引发爆燃或爆炸等危险事故,考虑到居民常使用燃气种类有天然气和液化石油气,采用雷诺平均的N-S方程,k—ε湍流模型以及组分输运模型方程,利用CFD技术对二者在有限空间内的泄漏扩散过程进行模拟研究,并与实验结果相比较,对比分析二者在不同泄漏工况下的泄漏扩散规律,结果表明:在泄漏的初始时刻,天然气和液化石油气形成的爆炸危险区域分别在房间上部和下部;液化石油气泄漏后很快就会在整个房间形成爆炸危险区域;通风口加速了泄漏天然气的排放,但房间内始终会存在一定厚度的爆炸危险区域。两种可燃气体在泄漏后形成的爆炸危险区域的分布差异,可为制定室内可燃气体危险事故的预防措施提供参考。     

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。     

障碍物对可燃气体泄漏扩散影响的数值模拟

室内可燃气体泄漏容易引发危险事故,考虑障碍物对可燃气体泄漏扩散的影响,采用雷诺平均的N—S方程,k—ε湍流模型方程以及组分输运模型方程,通过改变泄漏速率、泄漏位置等参数对障碍物影响下可燃气体泄漏扩散进行了数值模拟。结果表明:障碍物存在阻碍了可燃气体的泄漏扩散,易使泄漏气体堆积,增大危险事故发生的可能性;不同泄漏速率下得到的浓度场分布相似;泄漏位置不同得到的危险区域不同,泄漏口与出口异侧、位置越低、距离障碍物距离越小,房间内发生危险事故的可能性越大。模拟结果可为制定室内可燃气体危险事故的预防措施提供参考。     

含硫天然气集输管道气体泄漏扩散三维数值模拟

针对四川某地面集输集气干线"周边人口密集"和"高速公路穿越"的高后果区,结合其所在的地理环境、气候条件等特征,构建三维场景模型。为了提高应急处置的高效性和精准度,应用流体动力学软件Flacs开展了三维数值模拟,定量分析了高后果区在不同气候、不同管线破裂程度下的含硫天然气泄漏扩散特点及影响范围,划分出不同泄漏扩散条件下的应急计划区。     

化学危险性气体泄漏扩散模拟及其影响因素

分析了描述易燃易爆及有毒有害气体泄漏扩散过程的数学模型,包括Gaussian模型、Gaussian轨迹烟云模型、BM模型、Sutton模型及FEM3模型。重点介绍了目前广泛使用的Gaussian模型及Gaussian轨迹烟云模型。针对事故泄漏扩散过程的复杂性,详细讨论了气象条件及地形条件对危险性物质泄漏扩散过程的影响,此外还对不确定的选取进行了探讨。     

城燃管道街道峡谷泄漏扩散CFD数值模拟

城市燃气管道的安全时常受到市政建设的威胁而破坏,与天然气管线野外泄漏的情况不同的是,市区复杂的建筑环境会对气体的扩散情况造成干扰,严重危害人员财产安全。选择CFD数值模拟法,对城市街道峡谷内燃气管线的扩散泄漏进行了分析。基于二维街道峡谷断面模型,对截断阀关闭前后燃气泄漏扩散的基本规律进行了分析研究。数值模拟结果表明,风对燃气的扩散起主导作用,街道峡谷内形成的独立而稳定的涡旋气流场会使燃气聚集并且难以扩散。     

硫化氢扩散规律数值模拟

硫化氢一旦泄漏扩散,其后果不堪设想,为了掌握硫化氢扩散规律,采用MATLAB和VC++软件,对源强、风速、源高影响下的硫化氢扩散规律进行了数值模拟。模拟结果表明,夜间,源强增大时泄漏源下风向扩散范围增大,扩散区域硫化氢质量浓度梯度增大,源高增加时泄漏源下风向扩散区域的最大宽度变窄,面积变小;白天,在日光照射强度低、风速大于等于4 m/s的条件下,风速增大时泄漏源下风向扩散范围减小,扩散区域硫化氢质量浓度梯度减小,增大源高、风速有利于降低硫化氢的质量浓度,减小危害。研究结果可为事故预防和应急救援提供依据。     

湍流分离器中粒子湍流扩散的数值模拟

本文对旋流分离器涡室带粒流进行了数值分析，用拉格朗日法模拟粒子的轨迹及其扩散运动，应用四阶龙科－－库塔方法数值求解粒子的运动平衡方程，通过气体速度随机脉动谱把气相湍流运动对固体粒子运动的影响引入本文的数值模拟中。计算结果表明固体粒子的数值模拟可以较理想地预测分离器的某些性能。     

铸造充型过程流场模拟及实验验证

自由表面的确定是铸造充型过程流场模拟的主要因难之一，没有明确的自由表面形状和位置，就不能施加边界条件，更无从谈起对流量的计算。本文首先提出了一种三维自由表面处理技术。另外，由于铁水的浇注工艺难以严格控制，且热电偶存在滞后现象，所以用铁水进行充型过程的实验验证难度较大。针对这种情况，作者采用顶注、底注及侧注三种不同形式的浇注系统重复进行了大量水力学实验验证，模拟结果与实验结果吻合较好。最后，对实际生     

基于COMSOL Multiphysic的煤层甲烷拟稳态吸附-运移数值模拟

由于煤层甲烷在煤岩体中的运移过程及其复杂,因此用来描述其运移的数学模型常常是高阶非线性的偏微分方程,为了能更好地解决此类问题,采用多重物理量数值模拟软件COMSOL Multiphysic对所建的拟稳态运移模型进行了模拟求解的研究。结果表明用该软件模拟的压力和浓度动态曲线更符合实际情况,而且可以用动态可视化模块来模拟压降过程。     

基于COMSOL Multiphyslc的煤层甲烷拟稳态吸附一运移数值模拟

由于煤层甲烷在煤岩体中的运移过程及其复杂，因此用来描述其运移的数学模型常常是高阶非线性的偏微分方程，为了能更好地解决此类问题，采用多重物理量数值模拟软件COMSOLMultiphysic对所建的拟稳态运移模型进行了模拟求解的研究。结果表明用该软件模拟的压力和浓度动态曲线更符合实际情况，而且可以用动态可视化模块来模拟压降过程。     

考虑岩石变形的火山岩气藏数值模拟研究

随着油气勘探技术的提高,在我国东部松辽盆地深层发现了具有广阔前景的火山岩气藏,具有岩石类型多,岩性复杂,岩性岩相变化快,储层微裂缝较发育,物性差,非均质性强,应力敏感性强的特点.针对火山岩气藏地质条件的复杂性,通过实验研究了该类气藏开采过程中岩石的变形特征及其对渗透率和气井产能的影响.建立了考虑岩石裂缝变形的双重介质气藏数值模拟模型,并利用该模型进行了岩石裂缝变形对开发效果影响的模拟研究,为火山岩气藏的有效开发提供了一定的科学依据.     

控制和仿真中的常用数值解法和线性化

介绍了控制和仿真中常用的线性定常系数微分方程的差分解法,和基于微变原理的非线性问题的线性变换,并将数值解与解析解通过ＭＡＴＬＡＢ软件定量地绘制出曲线和进行了比较。     

高温热管翅强化管内换热的数值模拟

将高温热管翅作为翅片强化换热的设备,可以大大地提高换热器的传热能力。为预测高温热管翅强化传热性能,推动高温热管翅的开发与应用,将12根高温热管翅的冷凝段排成2排置于管道内组成换热设备。运用FLUENT软件,选用TGrid网格技术方法、k-ε湍流模型、SIMPLE压力-速度耦合方法对该换热设备进行数值模拟计算。数值模拟结果直观地表征了高温热管翅强化管内换热的温度场、速度场以及对流换热系数场;表明管道换热设备内因为有了高温热管翅,流动速度加大,表面换热能力加强。第1排热管翅的换热系数高于第2排热管翅的换热系数。随流量的增加,对流换热系数增大。数值计算结果与实验结果进行比较,表明理论值与实验值的基本趋势相吻合。     

碳酸盐岩凝析气藏组分粗化数值模拟方法研究

为了准确模拟复杂孔、洞、缝三重介质碳酸盐岩有水凝析气藏的开发动态,提出了一种适合于该类凝析气藏组分粗化的等效数值模拟方法--调整组分传导系数法.通过建立单个岩块单重介质精细模型,求得组分传导系数(α)随某组分总摩尔分数的变化关系.模型结果分别与地质参数粗化的双重介质模型、地质参数以及组分粗化后的双重介质模型计算结果进行了对比.结果表明,对三重介质碳酸盐岩有水凝析气藏,直接采用地质参数粗化后的双重介质模型模拟偏差较大;而应用地质参数和组分粗化后的双重介质模型可正确地等效模拟.     

具有大裂的气井水锥问题的数值模拟

当具有大裂缝的底水气田的气井生产时,经常发生底水突然通过大裂缝串入井孔而影响天然气生产。显然,借助数值模拟方法以了解地下气,水流的动态变化对于提高采收率甚为重要,但是对有大裂缝的气田,普通数值方法结果无效,必须另辟途径,通过讨论大裂缝三维水锥问题的数值模拟,认定大裂缝的主渗透率方向在大裂缝曲线切向上,借助张量变换理论和有限体积法,导出了 大裂缝的三维气井水锥 离散方程,实算表明了这种方法比通常方法更能反映气井水窜真实过程。     

基于补偿电极的对称四极直流电阻率法数值模拟

首先介绍一种新的基于补偿电极的对称四极直流电阻率探测方法。利用有限元分析软件,对地下存在异常体的二维介质模型进行了数值模拟分析,数值计算出地下不同深度低阻和高阻水平柱体、低阻和高阻垂直板状体的视电阻率剖面曲线。不同深度视电阻率剖面曲线存在如下特征：异常体投影点上方曲线存在明显的异常变化;存在补偿电流的曲线异常幅度大于无补偿电流的异常幅度;浅埋深的异常幅度大于深埋深的异常幅度。