發(fā)布時(shí)間：2021-10-21 03:54

　　天然氣管道泄漏事故時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅天然氣的安全輸送。建立了天然氣在土壤中流動(dòng)的傳質(zhì)傳熱模型,利用計(jì)算機(jī)仿真軟件Fluent對(duì)傳質(zhì)傳熱模型迭代求解。研究表明:天然氣在土壤中流動(dòng)會(huì)引起土壤溫度場(chǎng)的變化,且溫度場(chǎng)具有一定規(guī)律。泄漏方向熱傳導(dǎo)變化梯度較大;泄漏點(diǎn)附近區(qū)域溫度梯度較大,距離泄漏點(diǎn)較遠(yuǎn)處溫度趨于平穩(wěn);接近泄漏點(diǎn)的局部區(qū)域受到泄漏氣體的顯著影響,溫度在水平方向和垂直方向上變化都較大,呈現(xiàn)下降趨勢(shì);離泄漏點(diǎn)較遠(yuǎn)區(qū)域,水平方向溫度變化較小,趨于穩(wěn)定,垂直方向溫度變化較大,隨著地層深度的增加溫度呈自然下降趨勢(shì),泄漏氣體對(duì)土壤溫度的影響很小。此規(guī)律可以為天然氣泄漏檢測(cè)提供指導(dǎo)。 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,35(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

埋地管道周圍土壤的簡(jiǎn)化模型

氣體在土壤中的傳熱模型由式(23)、(27)表示,方程含有速度u和壓力p等未知量,傳熱模型中能量方程(23)的求解前提是已知速度和壓力。因此,在傳質(zhì)模型求得速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的基礎(chǔ)上,傳熱模型得以求解并且得到流域的溫度場(chǎng)。求解傳熱模型需要確定傳熱模型的邊界條件,天然氣在土壤中的傳熱模型的流域邊界條件[5,15,23]如圖2所示。根據(jù)圖2,由式(27)可知,天然氣與土壤對(duì)流換熱,對(duì)流換熱條件為

在數(shù)值仿真中,需要將連續(xù)的控制方程組在離散后的流域網(wǎng)格上轉(zhuǎn)換成代數(shù)方程組。Fluent提供了兩種求解器,一種是基于壓力的求解器,另一種是基于密度的求解器。兩種求解器都是基于有限體積法,將非線性偏微分方程組轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)格單元的線性代數(shù)方程組。選擇基于壓力的求解器,速度類型為絕對(duì)速度,時(shí)間選擇穩(wěn)態(tài);氣體在泄漏點(diǎn)附近的土壤孔隙中擴(kuò)散狀態(tài)屬于湍流狀態(tài),且在擴(kuò)散過(guò)程中,伴有與土壤的能量交換,屬于傳質(zhì)傳熱耦合。流動(dòng)模型選擇湍流模型中的2方程模型(RNG k-ε湍流模型)和能量方程。在Fluent中設(shè)定土壤和氣體的具體參數(shù)進(jìn)行數(shù)值仿真,具體參數(shù)見(jiàn)表2、表3。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析[9],陜北各地區(qū)的土壤孔隙度在0.4～0.5,仿真取其平均值0.45。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]陜北黃土工程地質(zhì)研究[D]. 王帥帥.長(zhǎng)安大學(xué) 2016
[2]油氣管道泄漏土壤溫度場(chǎng)的研究[D]. 余亞輝.大慶石油學(xué)院 2010



本文編號(hào)：3448186