城市天然氣管道泄漏流場數(shù)值分析

【摘要】：隨著燃?xì)鈮毫艿拦I(yè)的發(fā)展，天然氣、液化石油氣以及人工煤氣等燃?xì)庖殉蔀槌擎?zhèn)居民生活能源的主要來源。城市天然氣管道在集輸過程中，外力破壞、腐蝕以及管道固有因素等原因，引起天然氣管道穿孔和破裂失效。一旦發(fā)生燃?xì)夤艿佬孤┦鹿剩瑫恋K天然氣管道安全生產(chǎn)運行、污染環(huán)境以及造成巨大的經(jīng)濟損失，還會引起火災(zāi)、爆炸、中毒、傷亡等惡性事故，造成人員傷亡等重大事故?；谝陨?，研究天然氣管道泄漏擴散過程對于減小事故危害、應(yīng)急搶險方案的制定具有重要的現(xiàn)實意義。 基于流體力學(xué)理論、多孔介質(zhì)理論和CFD軟件，對城市埋地天然氣管道泄漏后的擴散情況進(jìn)行方法研究和規(guī)律分析。首先，對埋地燃?xì)鈮毫艿佬孤┏梢蚝托孤U散影響因素做總結(jié)分析，對射流理論進(jìn)行分析，確定了埋地管道泄漏的泄漏率計算方法，給出了氣體流動的基本控制方程，闡述了多孔介質(zhì)理論、氣體擴散方程等理論；其次，建立了埋地天然氣管道泄漏后在大氣和土壤中擴散數(shù)學(xué)模型和物理模型；最后，基于上述模型，采用計算流體力學(xué)仿真軟件對城市埋地天然氣管道不同泄漏過程和介質(zhì)流場進(jìn)行模擬計算，對不同運行壓力下、不同泄漏孔徑、不同泄漏位置以及不同環(huán)境溫度下甲烷泄漏擴散介質(zhì)流場進(jìn)行分析。根據(jù)天然氣在土壤和空氣中的擴散云圖確定天然氣的危害濃度范圍和爆炸濃度范圍，同時總結(jié)出各種工況下天然氣濃度分布規(guī)律。對天然氣管道泄漏事故的分析，可為此類事故的研究提供一種思路，分析總結(jié)的規(guī)律對實際應(yīng)急搶險方案制定具有一定的參考價值。 【關(guān)鍵詞】：埋地 天然氣管道 多孔介質(zhì) 泄漏擴散 數(shù)值分析
【學(xué)位授予單位】：遼寧石油化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TE88
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 研究意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 研究主要內(nèi)容15-17
• 2 管道泄漏擴散相關(guān)理論17-29
• 2.1 埋地管道泄漏及擴散因素分析17-19
• 2.1.1 埋地管道泄漏因素分析17
• 2.1.2 埋地管道泄漏擴散影響因素分析17-19
• 2.2 湍流射流理論19-21
• 2.2.1 射流的概念和分類19-20
• 2.2.2 湍流射流過程20
• 2.2.3 天然氣管道泄漏射流特征20-21
• 2.3 天然氣泄漏率計算21-24
• 2.4 氣體流動基本控制方程24-25
• 2.4.1 連續(xù)性方程24
• 2.4.2 動量方程24
• 2.4.3 能量方程24-25
• 2.5 多孔介質(zhì)基本理論25-29
• 2.5.1 多孔介質(zhì)的定義及特點25-26
• 2.5.2 多孔介質(zhì)基本參數(shù)26-27
• 2.5.3 多孔介質(zhì)的守恒方程27
• 2.5.4 多孔介質(zhì)的參數(shù)設(shè)置27-29
• 3 埋地燃?xì)夤艿佬孤U散模型建立29-43
• 3.1 CFD 軟件介紹29-30
• 3.2 天然氣泄漏擴散模型30-43
• 3.2.1 數(shù)學(xué)模型30-33
• 3.2.2 物理模型33-43
• 4 埋地天然氣燃?xì)庑孤┠M結(jié)果分析43-65
• 4.1 高壓天然氣管道泄漏擴散模擬結(jié)果及分析43-50
• 4.1.1 無風(fēng)條件下高壓天然氣管道泄漏44-45
• 4.1.2 不同泄漏孔大小下高壓天然氣管道泄漏45-47
• 4.1.3 不同泄漏位置下高壓天然氣管道泄漏47-49
• 4.1.4 不同環(huán)境溫度下高壓天然氣管道泄漏49-50
• 4.2 次高壓天然氣管道泄漏擴散模擬結(jié)果及分析50-57
• 4.2.1 次高壓天然氣在土壤中擴散51
• 4.2.2 不同泄漏孔大小下次高壓天然氣管道泄漏51-53
• 4.2.3 不同泄漏位置下次高壓天然氣管道泄漏53-55
• 4.2.4 不同環(huán)境溫度下次高壓天然氣管道泄漏55-57
• 4.3 中壓天然氣管道泄漏擴散模擬結(jié)果及分析57-63
• 4.3.1 不同泄漏孔大小下中壓天然氣管道泄漏57-59
• 4.3.2 不同泄漏位置下中壓天然氣管道泄漏59-61
• 4.3.3 不同環(huán)境溫度下中壓天然氣管道泄漏61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 5 結(jié)論與展望65-66
• 5.1 結(jié)論65
• 5.2 展望65-66
• 符號說明66-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 附錄74-75
• 致謝75-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表或參與寫作的學(xué)術(shù)論文目錄77

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