長(zhǎng)輸天然氣管道泄漏擴(kuò)散的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著天然氣公用事業(yè)的發(fā)展以及邊遠(yuǎn)氣田的開(kāi)發(fā),長(zhǎng)輸天然氣管道的里程和規(guī)模不斷擴(kuò)大,因此事故的風(fēng)險(xiǎn)也在不斷增大。長(zhǎng)輸天然氣管道作為遠(yuǎn)距離輸氣的最主要的輸送方式,承擔(dān)著連接氣田和儲(chǔ)氣站等設(shè)施的重任,具有管徑大、壓力高、輸量大的特點(diǎn)。因此,長(zhǎng)輸天然氣管道一旦發(fā)生泄漏事故,不但會(huì)影響企業(yè)和居民日常生產(chǎn)和生活,造成重大的經(jīng)濟(jì)損失,還可能造成爆炸火災(zāi)等嚴(yán)重危害人民生命財(cái)產(chǎn)的事故?；谏鲜鲈?研究長(zhǎng)輸天然氣管道泄漏擴(kuò)散的過(guò)程對(duì)于制定應(yīng)急搶險(xiǎn)方案,減少

2、事故損失具有重要的意義。
　　 本文研究的對(duì)象是我國(guó)“西氣東輸”工程主干線,通過(guò)建立管道在空氣中發(fā)生泄漏的三維模型,利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件,選用Realizable k-epsilon模型對(duì)其在空氣中泄漏擴(kuò)散的過(guò)程進(jìn)行仿真模擬。本文主要選取泄漏孔直徑、風(fēng)速、泄漏初速度、泄漏口形狀這四種影響因素進(jìn)行研究,并分析了它們對(duì)泄漏過(guò)程影響的強(qiáng)弱程度。
　　 在風(fēng)速一定的情況下,分別模擬了泄漏孔徑為20mm、50mm、80mm、12

3、0mm和200mm情況下的泄漏過(guò)程。研究表明,隨著孔徑的增大,噴射速度隨高度衰減的趨勢(shì)逐漸變緩;天然氣泄漏形成的射流核的高度和寬度逐漸增大,射流的范圍也逐漸增大,其中高度方向的增長(zhǎng)要大于周長(zhǎng)方向的增長(zhǎng)。
　　 在泄漏孔徑一定的情況下,分別模擬了2至7級(jí)風(fēng)速下泄漏的過(guò)程。研究表明,隨著風(fēng)速的增大,天然氣噴射形成的射流與X軸的夾角不斷減小;天然氣射流發(fā)展的高度逐漸下降;天然氣射流發(fā)展方向逐漸向下風(fēng)向傾斜。
　　 在相同條件下

4、,對(duì)于兩種泄漏初速度的影響進(jìn)行了對(duì)比,隨著泄漏初速度的增大,射流沿著高度方向發(fā)展的程度增大,速度沿高度方向衰減的趨勢(shì)變緩,各組分在高度方向上的擴(kuò)散范圍增大,而在風(fēng)速方向上的擴(kuò)散范圍縮小。射流在高度方向上的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其在周長(zhǎng)方向上的變化。
　　 在風(fēng)速一定,泄漏口面積相同的情況下,分別對(duì)長(zhǎng)方形、正方形、三角形和圓形泄漏口的泄漏過(guò)程進(jìn)行了模擬。研究表明,泄漏口形狀對(duì)于速度沿高度增加而衰減的趨勢(shì)有較大影響,相同的泄漏口面積下長(zhǎng)方形或