【摘要】：隨著天然氣管道工程發(fā)展,并行鋪設(shè)管道的安全問(wèn)題逐漸成為天然氣管道安全系統(tǒng)的重要研究。通過(guò)數(shù)值模擬不同環(huán)境風(fēng)速管道天然氣泄漏燃燒過(guò)程,得到不同環(huán)境風(fēng)速下噴射火的速度、溫度以及熱輻射的分布規(guī)律,進(jìn)而分析失效天然氣管道噴射火對(duì)相鄰天然氣管道的影響。研究結(jié)果為基于規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)化天然氣管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)際安全生產(chǎn)和應(yīng)急救援提供了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

韻螅嚶?管道直徑為500mm，泄漏孔孔徑為100mm，，天然氣噴射速度為30m/s；環(huán)境風(fēng)速為1、2、4m/s和8m/s這四種；計(jì)算區(qū)域?yàn)?0m×10m的二維空間，其幾何模型中泄漏口設(shè)置為速度進(jìn)口，左側(cè)邊界設(shè)置為風(fēng)口，右側(cè)和上部邊界設(shè)置為壓力出口（注意：與失效天然氣管道相鄰的管道位于右側(cè)邊界），其余邊界設(shè)置為固體壁面，如圖1所示。本文采用渦耗散（Eddy-Dissipation）模型，標(biāo)準(zhǔn)的k-ε模型和P-1熱輻射模型，對(duì)不同環(huán)境風(fēng)速下失效天然氣管道噴射火進(jìn)行數(shù)值模擬，得到不同環(huán)境風(fēng)速下噴射火的速度、溫度和熱輻射的分布規(guī)律。圖1幾何模型Fig.1Geometricmodel2結(jié)果分析2.1速度分析圖2（1~4）分別是天然氣管道泄漏孔孔徑為100mm，氣體泄漏速度為30m/s，環(huán)境風(fēng)速為1、2、4m/s和8m/s的噴射火速度分布圖。如圖2（1）所示，泄漏孔附近位置速度最大，射流中心速度隨著射流發(fā)展而先增大后減小；在同一射流斷面上，速度自中心向兩邊逐漸減校說(shuō)明天然氣射流射入空氣中時(shí)，由于卷吸和摻混的作用，使得天然氣速度逐漸降低，而射流斷面逐漸擴(kuò)大[6]。圖2（1~4）對(duì)比可知，在風(fēng)速的作用下失效管道泄漏噴射的速度分布發(fā)生向下風(fēng)向傾斜，且隨著環(huán)境風(fēng)速增大，射流向下風(fēng)向傾斜角度逐漸增大，射流與失效天然氣管道、相鄰的天然氣的距離逐漸減校因?yàn)閲娚涑跏茧A段天然氣速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)境風(fēng)速，環(huán)境風(fēng)速對(duì)天然氣噴射影響不大；隨著天然氣射流不斷發(fā)展，射流的徑向距離逐漸增大，射流速度也隨之逐漸減少，因而風(fēng)速對(duì)天然氣射流的影響逐漸加強(qiáng)，在風(fēng)速的作用下天然氣射流逐漸向下風(fēng)向傾斜[7]。2.2溫度分析圖3（1~4）分別是天然氣管道泄漏孔孔徑為100mm，氣體泄漏速度為30m/s，環(huán)境風(fēng)速為1、2、4m/s和8m/s的噴射火溫度分布圖。由圖3（1?

第1期2、4m/s和8m/s的噴射火熱輻射分布圖。從圖4（1）看出，噴射火熱輻射沿射流中心線基本呈對(duì)稱分布，最大熱輻射均在模擬區(qū)域的上邊界與對(duì)稱軸交界點(diǎn)的兩邊附近。圖4（1~4）對(duì)比可知，其他條件不變，不同環(huán)境風(fēng)速對(duì)噴射火熱輻射分布總體趨勢(shì)沒(méi)有明顯影響，在沿著火焰中心線且距離泄漏口最遠(yuǎn)處達(dá)到最大值。并且，在其他條件不變情況下，風(fēng)速分別為1、2、4m/s和8m/s的噴射火，對(duì)應(yīng)最大熱輻射強(qiáng)度分別是193、186、874kw/m2和74kw/m2。這是由于受到有限計(jì)算空間的限制，隨著環(huán)境風(fēng)速增大，噴射火火焰在模擬計(jì)算區(qū)域面積逐漸減少，對(duì)應(yīng)最大熱輻射強(qiáng)度越�？梢哉J(rèn)為，當(dāng)并行天然氣管道在廣闊空間發(fā)生噴射火時(shí)，隨著環(huán)境風(fēng)速增大，失效天然氣管道噴射火與自身失效管道、相鄰管道的距離都逐漸減少，對(duì)自身失效管道和相鄰管道的熱輻射傷圖2不同風(fēng)速下噴射火速度分布Fig.2Thejetfire’svelocitydistributionunderdifferentwindspeed圖3不同風(fēng)速下噴射火溫度分布Fig.3Thejetfire’stemperaturedistributionunderdifferentwindspeed李鎮(zhèn)裕等.并行鋪設(shè)天然氣管道噴射火的數(shù)值模擬研究69
【作者單位】： 中山大學(xué)工學(xué)院;廣東省消防科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中海中山天然氣有限責(zé)任公司;
【基金】：廣東省省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目(No.20013B090800008)
【分類號(hào)】：TE88

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本文編號(hào)：2551426