高壓管道泄漏的CFD仿真分析與試驗研究.pdf

1、管道在輸送過程中出現(xiàn)破裂或穿孔等現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅到管道輸送的安全性。為了研究高壓管道微泄漏的在線檢測技術(shù)，及時準(zhǔn)確地檢測出高壓輸氣管道的微小泄漏故障，避免惡性泄漏事故的發(fā)生，對管道泄漏理論進行研究，推導(dǎo)出管道泄漏量計算公式。通過試驗對公式進行驗證，結(jié)果表明管道泄漏量的理論計算公式對于管道泄漏量的計算具有一定參考價值。采用計算流體力學(xué)(Computational FluidDynamics，CFD)方法對高壓管道泄漏進行了流場仿真計算與分析

2、。對不同泄漏孔徑、不同管道內(nèi)部壓力下高壓管道泄漏的流場進行了仿真計算分析，并應(yīng)用質(zhì)量流量理論公式和管道泄漏試驗對CFD仿真結(jié)果進行了驗證。仿真結(jié)果表明，高壓管道發(fā)生泄漏時泄漏孔內(nèi)存在明顯的湍流擾動現(xiàn)象;當(dāng)泄漏孔徑相同時，泄漏孔內(nèi)外壓差越大，泄漏孔內(nèi)的流場變化越劇烈，湍流擾動現(xiàn)象越明顯;當(dāng)管道內(nèi)外壓差相同時，泄漏孔徑越大，泄漏孔內(nèi)的流場變化越劇烈，湍流擾動現(xiàn)象越明顯。
　　在CFD流場仿真的同時開啟氣動噪聲模型Ffowcs Will

3、iams和Hawkings方程進行聲場仿真。通過計算對管道泄漏的聲源發(fā)射面進行確定，并對管道泄漏超聲波的方向性進行研究，對不同管內(nèi)壓力下的聲場進行仿真分析。結(jié)果表明，管道發(fā)生泄漏時產(chǎn)生的氣動噪聲是一種寬頻噪聲;離泄漏孔越遠(yuǎn)，超聲波聲壓越小;聲壓信號接受點的所處的角度越大，該點所接收到的聲壓信號越小;管道泄漏孔徑相同的情況下隨著管道內(nèi)壓力增加，聲音接收點聲壓信號隨之增大。因此，通過對管道內(nèi)部湍流擾動產(chǎn)生的超聲波進行測量，可以檢測出高壓輸氣