| 摘 要： | 天然气掺氢输送是实现大规模、远距离氢能转运的主要手段之一，但混氢天然气在放空过程中存在爆轰或爆燃的风险，对放空管壁施加的超压过大还会造成管壁破裂。因此，亟需明晰混氢天然气放空自燃与流场演化过程，进而量化放空管壁的一次超压。为此，利用计算流体力学方法数值模拟了混氢天然气管道放空自燃过程，对比分析了不同掺氢浓度条件下对自燃及压力波传播的影响规律，揭示了混氢天然气在阀门通道和放空管中的爆燃机制。研究结果表明：(1)高压气体在阀门通道内以压力波形式传播并不断地碰撞反射与叠加，形成马赫环结构，加热气体使温度升至自燃点，并触发自燃；(2)在阀门通道和放空管内均出现了爆燃现象，但压力波在放空管内能量迅速衰减，一段距离后温度大幅降低，气体不再燃烧；(3)掺氢比越大，压力波传递速度越快，自燃触发的时间越短，对放空管壁产生的一次超压也越大。结论认为，在确定的泄放压力与阀门开度工况下，降低掺氢浓度可有效减轻爆燃风险和减小壁面超压，实际工程中需结合输送经济成本和安全风险控制掺氢量在合理的浓度范围。混氢天然气管道放空自燃过程数值模拟分析取得的新认识有助于指导掺氢天然气管道的安全运行，将助力于绿色氢能的大规模混合...
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