天然氣管道泄漏與天然氣在大氣中擴(kuò)散的模擬研究.pdf

1、隨著天然氣管道工業(yè)的發(fā)展，天然氣用戶(hù)越來(lái)越多。天然氣在集輸過(guò)程中，由于管道系統(tǒng)連接件之間的密封不嚴(yán)、腐蝕穿孔、人為管理不善等因素會(huì)引起天然氣泄漏。天然氣泄漏后擴(kuò)散到大氣中，與空氣混合形成可燃預(yù)混氣體，遇見(jiàn)點(diǎn)火源，可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)或者爆炸；即使不發(fā)生著火爆炸，泄漏出的天然氣及其伴生物滯留在大氣中，在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)期對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境會(huì)造成不良影響。所以，天然氣泄漏不僅會(huì)導(dǎo)致能源物料流失，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)引起火災(zāi)、爆炸、中毒、傷亡等惡性

2、事故，嚴(yán)重威脅著人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。因此，進(jìn)行天然氣管道泄漏擴(kuò)散及爆炸數(shù)值模擬研究，對(duì)管道輸送安全運(yùn)營(yíng)和保障人生財(cái)產(chǎn)安全意義重大。
　　本文基于流體力學(xué)、熱力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)天然氣管道發(fā)生泄漏后的擴(kuò)散情況進(jìn)行方法研究和規(guī)律分析。首先，分析了國(guó)內(nèi)外在氣體泄漏和擴(kuò)散方面的研究現(xiàn)狀，對(duì)射流理論進(jìn)行分析，研究了氣體流動(dòng)的基本控制方程；其次，建立了天然氣管道泄漏率模型并利用MATLAB編寫(xiě)了計(jì)算泄漏率的程序；再次，根據(jù)流體力學(xué)和

3、熱力學(xué)基本理論，建立了天然氣泄漏后在大氣中擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用有限元方法對(duì)模型的偏微分方程組進(jìn)行離散求解；最后，基于上述模型，采用計(jì)算流體力學(xué)仿真軟件FLUENT對(duì)天然氣泄漏擴(kuò)散進(jìn)行模擬計(jì)算，并分析風(fēng)速、壓力、泄漏孔徑以及障礙物的變化對(duì)擴(kuò)散結(jié)果的影響。
　　本文的天然氣泄漏以及擴(kuò)散的數(shù)值模擬研究結(jié)果與泄漏、擴(kuò)散理論相符，從而驗(yàn)證了本文理論分析的正確性，所提出的研究方法為天然氣泄漏擴(kuò)散研究提供了一種分析思路，分析所得到的規(guī)律對(duì)天然氣管