建立了城市中壓天然氣管道小孔泄漏后在土壤中擴(kuò)散的三維數(shù)值模型,采用CFD軟件對(duì)泄漏天然氣在壤土中的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)比分析了不同土壤中天然氣速度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:泄漏天然氣在壤土中的流速場(chǎng)和壓力場(chǎng)在極短的時(shí)間內(nèi)（100 s內(nèi)）達(dá)到穩(wěn)定的分布狀態(tài)。泄漏孔附近存在較大的速度梯度和壓力梯度,遠(yuǎn)離泄漏孔處,天然氣的擴(kuò)散速度非常緩慢。在泄漏孔附近,天然氣在壓力差和體積分?jǐn)?shù)差的作用下對(duì)流擴(kuò)散,形成了一個(gè)垂直不對(duì)稱(chēng)高濃度區(qū)域,管道上方體積分?jǐn)?shù)大于下方;在遠(yuǎn)離泄漏孔的壤土區(qū)域內(nèi),只有體積分?jǐn)?shù)差引起的分子擴(kuò)散,天然氣呈同心擴(kuò)散。隨著泄漏時(shí)間的增加,危險(xiǎn)半徑和危險(xiǎn)區(qū)域在逐漸擴(kuò)大。在壤土中,當(dāng)管道直徑為100 mm,壓力為0.4 MPa,泄漏孔直徑為10 mm時(shí),泄漏100 s時(shí)危險(xiǎn)半徑約為0.4 m,30 min時(shí)危險(xiǎn)半徑約為1.2 m,60 min時(shí)危險(xiǎn)半徑約為1. 5 m。天然氣體積分?jǐn)?shù)變化沿管長(zhǎng)方向呈高斯分布,泄漏孔上方體積分?jǐn)?shù)最高。建議在直埋天然氣管道定位泄漏點(diǎn)時(shí),打孔位置為管道上方0. 5 m高度。壤土中天然氣報(bào)警時(shí)間與擴(kuò)散距離之間成冪函數(shù)關(guān)系,根據(jù)該擬合公式可逆向預(yù)測(cè)... 

【文章來(lái)源】：煤氣與熱力. 2020,40(11)

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

直埋天然氣管道泄漏物理模型

泄漏孔位置

擴(kuò)散時(shí)間分別為100 s、60 min時(shí)，土壤中天然氣擴(kuò)散速度云圖z Ox平面、z Oy平面軟件截圖見(jiàn)圖4(圖例中數(shù)值的單位為m/s)。擴(kuò)散時(shí)間從100 s到60 min,z Ox平面和z Oy平面的流速分布云圖幾乎保持不變，且以泄漏孔為中心呈左右對(duì)稱(chēng)分布。即天然氣在土壤中的擴(kuò)散，流速在極短的時(shí)間內(nèi)(100 s內(nèi))達(dá)到穩(wěn)定的分布狀態(tài)。土壤假設(shè)為各向均質(zhì)，因此各個(gè)方向的氣體擴(kuò)散速度大小一致。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)差和壓力差的作用下，泄漏孔附近的速度梯度較大，泄漏孔流出天然氣的速度最大可達(dá)1 m/s。由于土壤的阻力較大，距離泄漏孔0.5 m處的流速下降至5×10-5m/s，距離泄漏孔1.5 m處的流速約為10-5m/s，即天然氣在土壤中的擴(kuò)散過(guò)程是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程。(2)壓力分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CFD瞬態(tài)模擬樓宇布局對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿佬孤┑挠绊慬J]. 江攀,楊俊佳,張瓊,吳強(qiáng),危衛(wèi).  油氣儲(chǔ)運(yùn). 2019(12)
[2]事故通風(fēng)狀態(tài)管廊燃?xì)夤艿佬孤⿺U(kuò)散模擬研究[J]. 王雪梅,譚羽非,張金冬,于克成.  煤氣與熱力. 2019(09)
[3]燃?xì)夤艿佬孤┘皵U(kuò)散發(fā)展研究[J]. 陳開(kāi),梁海濱.  管道技術(shù)與設(shè)備. 2018(04)
[4]基于FLUENT埋地燃?xì)夤艿佬孤⿺U(kuò)散數(shù)值模擬[J]. 張魯燕,郝學(xué)軍.  煤氣與熱力. 2018(02)
[5]不同湍流模型在管道流動(dòng)數(shù)值模擬中的適用性研究[J]. 邵杰,李曉花,郭振江,劉瑞璟,田曉亮.  化工設(shè)備與管道. 2016(04)
[6]埋地燃?xì)夤艿佬孤┝髁考皵U(kuò)散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 夏軍寶,黃小美,林智偉,鄭紹華,曹軍,譚萌.  煤氣與熱力. 2016(06)
[7]歐洲天然氣管道發(fā)展特點(diǎn)及事故原因[J]. 吳策宇,耿曉梅,趙煥省.  油氣儲(chǔ)運(yùn). 2014(02)
[8]北京市地下燃?xì)夤芫W(wǎng)構(gòu)成及其事故原因統(tǒng)計(jì)分析[J]. 苗金明,劉倩倩.  北京勞動(dòng)保障職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2013(02)
[9]城市管道天然氣在土壤中泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)研究[J]. 謝昱姝,吳宗之,呂良海,姚偉,白光.  中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2012(04)
[10]埋地與架空輸氣管道泄漏數(shù)值模擬對(duì)比分析[J]. 李朝陽(yáng),馬貴陽(yáng).  天然氣工業(yè). 2011(07)

博士論文
[1]城市燃?xì)夤艿佬孤┒嘁蛩伛詈现聻?zāi)機(jī)理與災(zāi)害控制研究[D]. 楊凱.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 2016

碩士論文
[1]埋地低壓天然氣管道泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬分析[D]. 沈（王瑩）.北京建筑大學(xué) 2019
[2]地下輸油管道泄漏污染物遷移過(guò)程仿真研究[D]. 劉洋.東北石油大學(xué) 2015
[3]埋地燃?xì)夤艿佬孤┝坑?jì)算及擴(kuò)散規(guī)律研究[D]. 韓光潔.重慶大學(xué) 2014
[4]城鎮(zhèn)天然氣管道泄漏擴(kuò)散的CFD模擬及后果分析[D]. 張瓊雅.重慶大學(xué) 2013



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