雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散特性仿真研究

【摘要】：目前管道運(yùn)輸大多使用的是單層管道,水汽的氧化侵蝕、施工和地震等因素的影響容易使管道穿孔、破損和斷裂,最終導(dǎo)致管道泄漏事故的發(fā)生。新型的雙層管道系統(tǒng)可以更好的用于輸送危險(xiǎn)品,防止管道滲漏的發(fā)生。雙層管道外管可以對(duì)內(nèi)管起到保護(hù)作用,防止其受到氧化腐蝕,如果管道內(nèi)管發(fā)生泄漏后,危險(xiǎn)氣體會(huì)泄漏到管道夾層中,防止危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散到環(huán)境中,提高了管道運(yùn)輸?shù)陌踩院徒档托孤┦鹿室鸬奈ｋU(xiǎn)性。 本文對(duì)新型雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散過程進(jìn)行了研究,建立了物理模型和數(shù)學(xué)模型,對(duì)雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散測(cè)溫實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究,從理論和實(shí)驗(yàn)出發(fā)仿真研究了雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散特性。主要工作包括以下三個(gè)方面： 1、在建立和求解模型過程中,根據(jù)傳熱學(xué)和流體力學(xué)理論,考慮焦耳一湯姆遜效應(yīng),基于有限體積法,建立了雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散物理模型和數(shù)學(xué)模型,求解后得到雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散模擬參數(shù)。 2、在雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散數(shù)值分析中,利用fluent商業(yè)軟件進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了不同泄漏介質(zhì)溫度、不同泄漏壓力差、不同泄漏孔徑和不同夾層高度對(duì)雙層天然氣管道夾層空間內(nèi)的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響,得到的理論溫降值和模擬溫降值分別為8.6℃和9.1℃,二者大致相近。 3、在雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散測(cè)溫實(shí)驗(yàn)研究中,搭建了測(cè)溫實(shí)驗(yàn)臺(tái),研究了不同泄漏壓差、不同泄漏孔位置對(duì)雙層天然氣管道夾層空間內(nèi)的溫度場(chǎng)的影響,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、理論分析和模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,實(shí)驗(yàn)溫降值為4.7℃,其與理論計(jì)算溫降值、模擬計(jì)算溫降值三者較接近,結(jié)果比較吻合。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行不確定度分析,得出整個(gè)泄漏實(shí)驗(yàn)測(cè)溫系統(tǒng)的最大不確定度為0.145。 本文結(jié)論對(duì)于研究狹小空間天然氣泄漏擴(kuò)散過程的研究具有一定的借鑒作用。 【關(guān)鍵詞】：雙層管道 天然氣 泄漏 擴(kuò)散 CFD
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TE88;TE973
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要7-10
• 第一章 前言10-18
• 1.1 選題的背景、目的和意義10-11
• 1.2 天然氣管道泄漏檢測(cè)方法研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 直接檢測(cè)法11-12
• 1.2.2 間接檢測(cè)法12-14
• 1.3 天然氣管道泄漏特性研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 理論研究14-16
• 1.3.2 實(shí)驗(yàn)研究16-17
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第二章 泄漏擴(kuò)散過程的模擬參數(shù)計(jì)算18-27
• 2.1 焦耳一湯姆遜系數(shù)計(jì)算18-19
• 2.2 數(shù)值模擬參數(shù)計(jì)算19-25
• 2.2.1 氣體物性參數(shù)19-23
• 2.2.2 泄漏過程氣體狀態(tài)參數(shù)計(jì)算23-25
• 2.2.3 天然氣參數(shù)的計(jì)算軟件25
• 2.3 天然氣各組分的參數(shù)25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬27-56
• 3.1 物理模型27
• 3.2 數(shù)學(xué)模型27-30
• 3.3 模擬方案30-31
• 3.4 模擬結(jié)果及分析31-54
• 3.4.1 泄漏介質(zhì)溫度對(duì)夾層內(nèi)泄漏擴(kuò)散過程的影響31-38
• 3.4.2 泄漏壓力差對(duì)夾層內(nèi)泄漏擴(kuò)散過程的影響38-44
• 3.4.3 泄漏孔徑對(duì)夾層內(nèi)泄漏擴(kuò)散過程的影響44-50
• 3.4.4 夾層高度對(duì)夾層內(nèi)泄漏擴(kuò)散過程的影響50-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 第四章 雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散測(cè)溫實(shí)驗(yàn)56-65
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成56-58
• 4.1.1 泄漏實(shí)驗(yàn)管道57
• 4.1.2 氣體釋放系統(tǒng)57
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)溫系統(tǒng)57-58
• 4.1.4 壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方案58-60
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-62
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定度評(píng)定62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 發(fā)表文章目錄72-73
• 致謝73-74
• 詳細(xì)摘要74-83

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