综合管廊燃气舱燃气泄漏模型实验研究

通过搭建管廊燃气泄漏实验台进行实验和数值模拟验证,对燃气在综合管廊内的泄漏扩散规律和燃气在管廊夹层中的积聚问题进行了分析研究。分析得出:用氖气代替燃气在空气中进行管廊燃气泄漏实验是可行的;泄漏的燃气在综合管廊内以波峰、波谷的方式向泄漏口两侧对称扩散;综合管廊在通风情况下,泄漏口至排风井处的燃气浓度先维持不变,之后随着时间的推移逐步降低;综合管廊通风时,管廊夹层不会出现燃气积聚的现象。     

地下综合管廊燃气泄漏数值模拟研究

基于规范对管廊独立舱的要求,利用Fluent软件分析综合管廊内燃气泄漏扩散,研究泄漏孔径、通风条件及泄漏速度对燃气扩散的影响。结果表明:燃气在泄漏时会出现浓度分层分布现象;无通风时,舱内燃气呈对称分布,大部分区间内燃气扩散距离与时间呈正相关关系;有通风时,受空气中涡流移动的影响,扩散明显偏移,舱室左侧顶部空间燃气质量分数几乎为0,而右侧则趋于定值,且其甲烷质量分数与泄漏时间满足Boltzmann函数关系;燃气泄漏距离和浓度随泄漏孔径、泄漏速度的增大而增大。     

综合管廊燃气舱燃气报警器安装间距的研究

为了保障综合管廊燃气舱安全运行,用Fluent数值模拟分析换气次数、安装间距和泄漏口孔径与形状对报警器响应时间的影响,并开展实体实验验证。结果表明:燃气舱维持6次/h正常通风是必要的;当管廊内燃气泄漏量较大时,事故通风应采取"先低速,后高速"的通风方式;燃气报警器安装间距为15 m是合理的;对于圆孔泄漏口,泄漏初始到报警器报警的时间随着孔径的增大而变短;条缝泄漏口比圆孔泄漏口报警时间更短。     

事故通风状态管廊燃气管道泄漏扩散模拟研究

以海口市天翔路综合管廊燃气独立舱为研究对象,采用ANSYS ICEM CFD 15. 0软件在燃气管道上方建立二维物理模型,模型尺寸为200 m×2 m,泄漏孔为直径为5 mm的圆形小孔。燃气在独立舱室内的泄漏扩散满足三大守恒方程(质量守恒、动量守恒、能量守恒)、无化学反应的组分输运方程以及混合气体密度方程,采用Fluent 15. 0软件对燃气管道在事故通风状态下的泄漏扩散浓度分布规律及通风稀释效率的影响因素进行模拟研究。每种工况模拟开始时,将送风口风速设定为1. 87 m/s,即通风换气次数为6次/h,当位于下风向、距离泄漏孔15 m处的监测点报警后,暂停计算,重新设置边界条件,将送风口边界条件由正常通风换气次数调整为不同的事故通风换气次数,即改变送风口的风速,进行模拟研究。研究结果表明:当泄漏孔径不超过5 mm,管道压力不超过0. 4 MPa时,12次/h的最小事故通风可以满足综合管廊内燃气舱室的安全运行。当泄漏孔径为5 mm、管道压力为0. 8 MPa时,24次/h的换气次数基本满足燃气舱的通风换气需求。管道压力越大,泄漏量越大,燃气舱解除危险所需的通风换气量也越大,因此建议以管道压力及舱室燃气浓度为耦合函数,采用变频风机,实现事故状态下联动通风控制。燃气管道发生泄漏时,增加通风换气次数可以明显地稀释舱室内的燃气至报警浓度以下,但是通风口至防火墙之间的角落里容易积聚泄漏的天然气,因此,建议在燃气舱每个防火分区的排风口和舱室右侧防火墙之间的死角区域增加诱导风机。     

国内综合管廊燃气舱安全研究综述

从泄漏扩散、火灾消防、爆炸、监控、报警与通风等方面,综述综合管廊燃气舱安全的研究成果。根据燃气舱泄漏扩散研究,指出燃气舱中天然气管道泄漏研究不仅要考虑管道泄漏口的方位、大小、运行压力及可燃气体探测器报警时间等因素,还应考虑事故工况下通风变化和管道内压力变化;在大量泄漏时,仅依靠通风不能完全保证舱室安全,需要截断和放散措施相结合。根据受限空间气体爆炸现有研究成果,指出燃气舱爆炸事故的模拟研究中应考虑障碍物影响和舱室狭长结构的特点,否则模拟结果存在较大偏差;爆炸冲击波强度较高,必须采取措施防止或抑制爆炸。建议适当提高管道截断时对应的舱内甲烷体积分数设定值,在燃气少量泄漏但无爆炸风险时,管道可继续输气。     

综合管廊燃气舱燃气泄漏安全响应研究

通过 Fluent 数值模拟及实验结果验证的方法,对于管廊内燃气泄漏后的安全响应问题进行分析研究。结果表明：当管廊发生燃气泄漏,燃气报警器响应时,启动事故通风并降低管道压力至 0.4 MPa,通风 150 s 后可进行在线修补;设定管道的切断浓度为爆炸下限的 45%,若报警器处浓度低于切断浓度,则继续进行事故通风并降低管道压力至 0.08 MPa,150 s 后可进行在线修补;若报警器处浓度高于切断浓度,则紧急切断,通风 310 s 后可进行管道修补。     

综合管廊燃气舱内天然气泄漏扩散数值模拟

分析燃气管道圆形孔口泄漏量,建立了一段长200 m、宽2 m、高3 m的燃气舱模型,机械进风口、排风口分别设置在燃气舱的两端,用Fluent软件进行数值模拟,分析泄漏孔距排风口水平距离分别为0. 1 m、50 m、100 m、150 m、199. 9 m时,燃气舱内燃气泄漏扩散的规律。泄漏孔距离排风口越远,燃气泄漏后的扩散范围越大,危险度也越高,泄漏扩散区城大部分处于爆炸危险状态。提出降低燃气舱危险度的建议。     

综合管廊坡度对燃气泄漏扩散影响研究

利用Fluent软件研究纵向坡度为0?、5?、10?、15?和不同通风方向情况下,燃气舱内发生小孔泄漏从正常通风到报警器响应切换事故通风的过程.结果表明:燃气泄漏扩散方向与坡度和通风方向有关,事故通风后扩散方向与通风方向相同,距离泄漏口30 m以上扩散速度与坡度呈正相关.通风方向相同,坡度越大报警器响应时间越短.各坡度...     

综合管廊通风方式研究

应用流体模拟软件Fluent,对综合管廊燃气舱燃气泄漏扩散进行数值模拟,讨论不同通风方式下对燃气扩散过程的影响。分析得出:管廊日常通风时,综合管廊各舱室应保持负压状态,自然进风、机械排风为合理的通风方式;管廊事故通风时,燃气舱一旦发生泄漏,需尽快排除有害气体,机械进风、机械排风为合理的通风方式;在进行模拟时,不同的通风方式,设置的边界条件不同,模拟结果也有所不同。     

综合管廊舱燃气泄漏集聚模型实验与数值模拟研究

为研究综合管廊内燃气泄漏时燃气在防火门附近和管廊夹层的集聚,用氖气代替燃气在模型实验台进行实验研究,并用数值模拟验证氖气代替燃气的可行性,提出在管廊防火墙最高处增设防火风口和在管廊夹层敷设诱导风机的建议,并模拟该方法下燃气集聚的改善效果。结果表明：泄漏口位于防火门上游侧时,靠近防火门上游和下游上部均出现燃气集聚现象;泄漏口直径的增大加剧燃气的集聚;燃气管道压力越大,燃气泄漏浓度和扩散波动程度越高;在管廊夹层死角处也会形成燃气集聚;防火门上方加设防火风口和管廊夹层内敷设诱导风机能有效改善防火门附近和夹层的燃气集聚情况。     

埋地燃气管道泄漏流量及扩散规律的实验研究

分析埋地燃气管道泄漏时,泄漏燃气在土壤中以及地下空腔的扩散规律,研究燃气压力、管道埋深、泄漏方向、泄漏点位置等因素对泄漏燃气体积分数的影响。以天然气为实验气体,开展两组实验:1中压燃气泄漏的9种工况实验,表明:土壤中泄漏天然气体积分数随泄漏时间变化符合S型曲线,且在发生泄漏时,管道埋深越深,泄漏燃气在土壤中的扩散范围越大;泄漏口方向对泄漏燃气扩散的方向具有较大影响。2低压燃气泄漏至密闭空腔的7种工况,表明:空腔前无障碍物时,泄漏到空腔内的燃气量较多,但处于爆炸极限范围内的时间较短;有障碍物时,空腔达到爆炸下限的时间延长,但处于爆炸极限范围内的时间更长;空腔内达到爆炸上下限所需时间与泄漏点距空腔中心距离成指数函数关系,距离越近,达到爆炸上下限的时间越短;燃气泄漏流量与泄漏点距空腔中心的距离成二次方函数关系,距离越近,泄漏流量越大。     

埋地燃气管道泄漏模拟分析

本文通过对比分析获得常规燃气管道与高压燃气管道在不同土壤介质中的扩散规律。建立直埋燃气管道泄漏后在土壤中扩散的三维数学模型并进行数值模拟。通过研究发现：对于常规压力燃气管道孔隙泄漏,燃气扩散比较缓慢,而高压燃气管道泄漏扩散速度较快;黏土对普通燃气与高压燃气泄漏扩散均有明显的抑制作用,对于具有泄漏隐患区域的埋地燃气管道,采用黏土进行敷设可以最大限度地减小危险区域范围,降低危害发生的可能。     

高后果区天然气管道泄漏扩散的数值模拟

高后果区具有人口密度大及建构筑物集中的特点,其内的天然气管道一旦发生泄漏,人员伤亡及财产损失相对于其他地区更为严重。应用Fluent软件对某高后果区天然气管道泄漏扩散进行二维稳态数值模拟,分析了天然气管道在不同风速、不同泄漏位置以及不同输气压力时的泄漏扩散情况。模拟结果表明,风速对甲烷的扩散有较大的影响,随风速增大,甲烷爆炸范围有先增大后减小的趋势,甲烷扩散的敏感风速为3～5 m/s。管道的泄漏位置对甲烷的扩散影响也较大,管道背风侧泄漏时,两建筑物均处于爆炸范围内,危险性较大;管顶泄漏时,建筑物周围甲烷体积分数较高,易使人窒息;管底泄漏时,大量甲烷聚积在泄漏口附近,爆炸范围较小。甲烷泄漏扩散时,爆炸下限高度随管道输气压力的增大而升高,甲烷扩散的敏感压力为5～6 MPa。     

埋地燃气管道泄漏扩散模型

分析了燃气在土壤中的扩散原理与影响因素,结合泄漏量的计算模型,建立了埋地燃气管道泄漏后的一维扩散方程。通过量纲分析的方法对扩散方程求解,得到了燃气在土壤中的泄漏扩散浓度表达式,通过实例计算分析得出了燃气在土壤中的泄漏扩散规律。     

综合管廊水气共舱情况下的燃气泄漏研究

将燃气管道敷设在综合管廊中可以有效避免第三方破坏和管道腐蚀穿孔导致的燃气泄漏事故,但燃气管道需要建造独立舱室,其经济性受到很大影响。根据早期的工程案例,提出了水气舱概念,将给水再生水管道与燃气管道共舱敷设。使用基于CFD原理的数值仿真软件Fluent,对管廊内燃气发生泄漏情况下的扩散规律进行了研究,得到了水气舱通风中断时甲烷气体的积聚规律,可为实际工程中事故抢修提供参考,并对目前单一燃气管道舱应急响应措施的标准进行了验证,该应急措施可以应用并能够保障水气舱的安全,研究结果有助于有关方面工程设计方案扩展和相关规范的完善。     

基于氖气示踪剂的埋地燃气管道泄漏扩散研究

基于Fluent软件,建立燃气示踪剂氖气加注模型和埋地燃气管道泄漏扩散模型。氖气加注模型分为氖气连续加注(简称连续加注)、氖气交替加注(简称交替加注)2种方式。埋地燃气管道泄漏扩散模型分为有盖层、无盖层2种工况。模拟结果表明:相比于连续加注,交替加注的氖气质量分数分布更均匀。有盖层时,泄漏气体沿着管道轴向不断扩散,影响范围不断扩大。无盖层时,泄漏影响范围较小且逐渐趋于稳定,为泄漏点附近1.5 m范围。有盖层工况氖气在不同深度水平面的扩散范围明显比无盖层时大得多。无盖层时,氖气质量分数在不同深度水平面的分布范围较为稳定;有盖层时,氖气在土壤中扩散较明显,且水平面越靠近泄漏点,扩散范围越大。泄漏点附近的质量分数梯度变化较为明显,以此可以缩小检测范围。建议打孔深度为0.5 m,可以更迅速定位泄漏点。     

室内燃气泄漏扩散模拟研究

针对某住宅,利用FLACS子模块前处理器CASD的geomety板块构建三维几何模型,采用FLACS软件对室内燃气(设置为纯甲烷)泄漏扩散进行模拟计算。当室内燃气泄漏时,靠近泄漏口位置燃气体积分数最大。随着泄漏时间持续,燃气在房间内呈现非均匀分布状态。受浮力影响,泄漏燃气向屋顶扩散并聚积,因房间处于密闭状态,燃气体积分数处于爆炸范围的危险区域较大。泄漏方向对可爆炸气云分布起关键作用。当泄漏方向为竖直向上时,泄漏燃气会先在厨房内聚积。当泄漏方向为水平指向厨房门时,可爆炸气云会穿过厨房门扩散至入户墙。入户墙上往往设有入户灯开关,一旦有人进屋开灯,极易产生电火花,爆炸风险很大。     

土壤-大气耦合下直埋燃气管道泄漏扩散模拟

建立土壤-大气耦合下城市中压天然气管道小孔泄漏扩散的三维数值模型,采用Fluent软件对泄漏天然气在土壤和大气中的扩散过程进行了数值模拟,对比分析了在不同泄漏时间、不同管道压力、不同土壤类型下天然气质量分数的变化规律。研究结果表明:直埋天然气管道泄漏孔水平方向两侧的天然气质量分数大致呈对称分布。随着泄漏时间的增加,土壤中的天然气爆炸下限半径先增大,然后基本保持不变。直埋天然气管道在土壤中泄漏时,泄漏质量流量随时间先迅速增大,而后在微小区间波动,总体波动幅度不大。管道压力对天然气在土壤中的质量分数分布影响较大。管道压力越大,同一时间,土壤中天然气的扩散量越大,爆炸下限半径越大,危险性越高。土壤种类对天然气在土壤中的分布有很大影响,天然气在粉质砂土中的扩散阻力最小,扩散最快,危险性最高,壤土危险性次之,黏土危险性最小。     

城市高压燃气管道泄漏后果影响范围

城市高压燃气管道泄漏后果,影响范围取决于泄漏模式、气象条件、事故类型。以某城市高压燃气管道为例,针对不同泄漏模式(小孔泄漏,泄漏孔径为5 mm;中孔泄漏,泄漏孔径为25 mm;大孔泄漏,泄漏孔径为100 mm;管道破裂,泄漏孔径为300 mm),不同气象条件(风速分别为3.0 m/s、4.7 m/s、8.0 m/s、10.5 m/s),不同事故类型(可燃气体扩散、火灾、爆炸),采用PHAST RISK软件模拟计算直径为DN 800 mm、压力为4 MPa的高压燃气管道泄漏引发不同事故的影响范围。结果表明,在相同条件下,爆炸事故造成的影响范围最大,对于小孔泄漏、中孔泄漏、大孔泄漏和管道破裂,爆炸冲击波的最大轻伤半径分别是16.4 m、112.7 m、393.1 m、751.7 m,考虑一定的安全系数,建议的疏散半径分别为50 m、250 m、500 m、900 m。     

城市管道多孔泄漏模拟及规律分析

为了研究城市管道多孔泄漏规律,建立了管道多孔泄漏物理模型,并运用Fluent软件对管道多孔泄漏进行数值模拟,得到了不同压力、不同泄漏孔径、不同介质以及单双孔情况下管道泄漏孔处压力、流速等的变化规律。采用DN150钢管,在0.2、0.4 MPa下进行实验,对模拟结果进行验证。模拟和实验结果表明:无论管道压力大小,泄漏孔口处的压力随管道压力的增大而呈线性增长;泄漏孔外压力与流速随泄漏孔径的增大而增大,但当泄漏孔扩大到一定程度时,泄漏出口流速将减小;液体管道内的流速波动明显,而气体管道的流速沿中心轴对称均匀分布;双孔泄漏出口压力大于单孔泄漏,但流速小于单孔泄漏。