復(fù)雜地表形態(tài)下天然氣泄漏擴(kuò)散的三維數(shù)值模擬研究

【摘要】： 天然氣在集輸過程中,由于管道系統(tǒng)連接件之間的密封不嚴(yán)、腐蝕穿孔、人為管理不善等因素引起的天然氣泄漏和爆炸事故在國內(nèi)外屢見不鮮。通過計算模擬分析天然氣管道的泄漏擴(kuò)散過程,并預(yù)測泄漏天然氣的擴(kuò)散范圍,可以最大程度的減小由于擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸引起的連鎖反應(yīng)所造成的人員和經(jīng)濟(jì)損失,從而對預(yù)防與控制此類事故,保證管道輸送安全運(yùn)營、保障人身財產(chǎn)安全具有重大的意義和科研價值。但是,天然氣管線沿途經(jīng)過的地表形態(tài)復(fù)雜多樣,如,平原、山地、村莊和城市等。因此,處理各種復(fù)雜地表形態(tài)下的天然氣泄漏擴(kuò)散情況成為迫切需要。 通過分析總結(jié)天然氣的特性,和影響擴(kuò)散過程的因素,及長輸天然氣管道存在的風(fēng)險,根據(jù)流體力學(xué)和熱力學(xué)理論,進(jìn)行了天然氣管道泄漏量、紊動射流理論分析,證明了根據(jù)壓降速率不能確定孔徑大小,并確立一種以SCADA系統(tǒng)為輔助計算事故后天然氣管道的泄漏孔徑和任意時間內(nèi)的泄漏量的方法。 通過詳細(xì)分析總結(jié)了對天然氣擴(kuò)散影響的最大因素——風(fēng)的特性,并根據(jù)風(fēng)速耗散原理和建筑力學(xué)的有關(guān)理論知道,上風(fēng)向的地表障礙對此地點風(fēng)的高度梯度剖面曲線產(chǎn)生重大影響,高度梯度剖面曲線的不同反映在風(fēng)速指數(shù)的不同,即此地點粗糙度的不同?？偨Y(jié)起來就可以簡單表述成:風(fēng)速影響天然氣擴(kuò)散,地面粗糙度(即風(fēng)速指數(shù))影響風(fēng)速及高度梯度,地形障礙決定地表粗糙度。最后,借助GIS系統(tǒng)根據(jù)某地點上風(fēng)向的建筑障礙距此地點的距離、體積、高度、稀疏度和方位,用公式換算出此地點的地面粗糙度,從而以地面粗糙度為指標(biāo)建立一種在GIS下區(qū)分不同地表形態(tài)的量化方法,從而有針對性進(jìn)行模擬計算,即特征地形理論。從而解決了天然氣在復(fù)雜地表形態(tài)下的擴(kuò)散問題。 最后基于上述模型,采用計算流體力學(xué)仿真軟件FLUENT進(jìn)行模擬計算,最后計算分析總結(jié)在不同外界風(fēng)速、不同管道架設(shè)方式、不同噴射方向、不同泄漏孔徑、不同地形、不同泄漏壓力等條件下對天然氣擴(kuò)散的影響情況;對非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時天然氣氣云達(dá)到穩(wěn)定所需時間也得出了結(jié)論,即天然氣的濃度邊界越小,則需要穩(wěn)定的時間就越長。 【關(guān)鍵詞】：天然氣泄漏 擴(kuò)散模擬 復(fù)雜地表形態(tài) 地面粗糙度 SCADA與GIS輔助
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TE88
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-16
• 1.1 研究背景和意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 管道泄漏擴(kuò)散的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點14-16
• 1.3.1 論文主要內(nèi)容14-15
• 1.3.2 本文創(chuàng)新點15-16
• 第二章 天然氣特性和長輸管線的風(fēng)險16-18
• 2.1 天然氣的有害因素分析16
• 2.2 天然氣擴(kuò)散的影響因素16-17
• 2.3 天然氣長輸管道的風(fēng)險17-18
• 第三章 天然氣擴(kuò)散基礎(chǔ)理論18-30
• 3.1 氣體擴(kuò)散的一般理論18
• 3.2 紊動射流理論18-20
• 3.3 天然氣泄漏過程分析20-22
• 3.3.1 天然氣的射流過程20-21
• 3.3.2 天然氣的膨脹過程21
• 3.3.3 重力作用對擴(kuò)散的影響分析21-22
• 3.4 天然氣管道泄漏量計算22-30
• 3.4.1 泄漏量計算理論22-24
• 3.4.2 根據(jù)壓降速率不能確定孔徑大小的證明24-27
• 3.4.3 以SCADA 系統(tǒng)為輔助計算天然氣管道泄漏量和泄漏孔徑的方法27-30
• 第四章 FLUENT 軟件與數(shù)值模擬理論30-38
• 4.1 FLUENT 軟件簡介30-31
• 4.2 湍流模式理論31-32
• 4.3 天然氣湍流擴(kuò)散數(shù)學(xué)方程與K–Ε模型32-36
• 4.3.1 湍流擴(kuò)散數(shù)學(xué)方程32-34
• 4.3.2 k–E模型34-36
• 4.3.3 物質(zhì)擴(kuò)散模型36
• 4.4 FLUENT 軟件設(shè)置36-38
• 第五章 基于 GIS 的“特征地形”理論技術(shù)與實現(xiàn)38-51
• 5.1 技術(shù)理論產(chǎn)生背景38
• 5.2 GIS(Geographic Information System)介紹38-39
• 5.3 特征地形的由來及概念39
• 5.4 風(fēng)的起源與特性39-45
• 5.4.1 風(fēng)的起源39-41
• 5.4.2 風(fēng)的特性41-45
• 5.5 地表障礙對擴(kuò)散影響的量化轉(zhuǎn)換的過程分析45
• 5.6 基于 GIS 求風(fēng)速指數(shù)(即地面粗糙度)的方法45-49
• 5.6.1 風(fēng)能耗散理論45-47
• 5.6.2 地面粗糙度指數(shù)及地貌分類的實用分析47-49
• 5.6.3 山地情況的適用說明49
• 5.7 基于GIS 歸納總結(jié)地面粗糙度的計算步驟49-51
• 第六章 天然氣泄漏擴(kuò)散模擬結(jié)果分析51-72
• 6.1 天然氣向上噴射時風(fēng)速大小對天然氣擴(kuò)散的影響分析51-56
• 6.2 架空天然氣管道泄漏孔朝下氣體向下噴射時的情況56-61
• 6.3 埋地天然氣管道泄漏不同噴射方向情況下的對比61-64
• 6.4 泄漏孔徑大小對擴(kuò)散范圍的影響64-65
• 6.5 地形因素對天然氣擴(kuò)散范圍的影響65-67
• 6.6 不同泄漏壓力對天然氣擴(kuò)散的影響對比圖67-68
• 6.7 天然氣的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散68-72
• 第7章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間所獲得的獎勵和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77-78
• 致謝78

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

圓筒形受限空間偏二甲肼毒氣擴(kuò)散安全性分析    陳家照;于文濤;廖斯宏;

罐區(qū)重質(zhì)氣體泄漏擴(kuò)散的數(shù)值模擬分析    周寧;崔偉;潘東;

含硫天然氣井井噴失控15分鐘H_2S擴(kuò)散數(shù)值模擬    王林元;鄧洪波;李會芳;莫正平;

復(fù)雜地形條件下的重氣擴(kuò)散研究    曾喜喜

三高氣田硫化氫泄漏擴(kuò)散模擬及分級預(yù)警研究    田野

井口泄漏的煤層氣擴(kuò)散規(guī)律及安全相關(guān)問題研究    張燕鳴

儲罐區(qū)可燃?xì)怏w泄漏擴(kuò)散模擬及爆燃災(zāi)害評估    王建

礦山獨頭巷道炮煙擴(kuò)散規(guī)律的數(shù)值模擬研究    方鵬

危險物泄漏擴(kuò)散過程的重氣效應(yīng)    張啟平,麻德賢

隧道火災(zāi)模擬和煙氣控制    鄭晉麗

輸氣管道泄漏率計算與擴(kuò)散模擬方法述評    于明;狄彥;帥健;

廠區(qū)天然氣泄漏擴(kuò)散的數(shù)值模擬研究    肖淑衡;梁棟;

熱動力學(xué)問題的數(shù)值計算    林華令,黃風(fēng)雷

天然氣輸送管道破裂泄漏量計算    藺躍武,劉典明

可燃及毒性氣體泄漏擴(kuò)散研究綜述    丁信偉,王淑蘭,徐國慶

風(fēng)工程中地貌分類與地面粗糙度指數(shù)的研究與應(yīng)用    張相庭

高含硫天然氣集輸管道泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬    于洪喜;李振林;張建;張永學(xué);

障礙物對管道天然氣泄漏擴(kuò)散影響的數(shù)值模擬    劉延雷;鄭津洋;趙永志;徐平;陳虹港;

含硫化氫高壓天然氣管道泄漏的數(shù)值模擬    胡夏琦

天然氣管道泄漏擴(kuò)散及爆炸數(shù)值模擬研究    秦政先

天然氣管道泄漏H_2S擴(kuò)散及影響區(qū)域的數(shù)值模擬與分析    羅志云

V形調(diào)節(jié)球閥的數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化    姚曉春

地下建筑熱工環(huán)境的數(shù)值分析研究    趙敬源;邱永亮;

水電站地下隧洞換熱計算模型比較    蘇華;

連鑄坯凝固過程中傳輸現(xiàn)象基礎(chǔ)知識系列講座 第十二講 流體運(yùn)動基礎(chǔ)    張富強(qiáng),王久彬

連鑄坯凝固過程中傳輸現(xiàn)象基礎(chǔ)知識系列講座 第十三講 連鑄結(jié)晶器中鋼液流動的研究    張富強(qiáng),王久彬

丙烯腈生產(chǎn)中環(huán)保問題探討    李金元

液冷組件熱設(shè)計    楊雙根,金開軍,朱春玲

淺談雨水處理與排水體制的關(guān)系    范曉虎;

有毒氣體大氣擴(kuò)散特點·數(shù)學(xué)模型及其傷害濃度作用時間分析    馬樹超;潘峰;袁九毅;仝紀(jì)龍;

花道泡水質(zhì)模擬預(yù)測研究    潘曉東;唐健生;田竹君;李振興;

基于“綠色化學(xué)”的醫(yī)藥高職實踐教學(xué)整合模式的探索    丁勇,沃聯(lián)群

輸氣管道泄漏噴射火熱輻射危害分析    張建文;雷達(dá);

混砂車攪拌罐流場分析方法    周思柱;陳翔;吳漢川;?？藦?qiáng);黃天成;

基于GIS、實時氣象信息的毒害性氣體泄漏擴(kuò)散模擬技術(shù)研究    蔣軍成;張明廣;

基于CFD的高含硫天然氣井應(yīng)急區(qū)域計算    朱淵;陳國明;

高壓氣體泄漏噴射和擴(kuò)散的數(shù)值模擬    李偉;張奇;

多孔介質(zhì)對自流式充氣影響的數(shù)值模擬    石正軍;唐濤;趙曉平;

基于FLUENT的發(fā)動機(jī)艙內(nèi)部流場數(shù)值模擬    李貴;孫蓓蓓;朱壯瑞;高曄;

大型集裝箱船槳舵干擾粘性流場的數(shù)值計算研究    沈興榮;馮學(xué)梅;蔡榮泉;

靠背式測速探頭感受特性的數(shù)值模擬研究    許進(jìn);植仲培;李軍;凌長明;

表面張力與合金元素汽化對激光加熱表面溫度的影響    雷永平;史耀武;

生物多孔材料非穩(wěn)態(tài)收縮及其對傳熱傳質(zhì)影響研究    劉顯茜

高原山區(qū)地形條件下城市重氣泄漏風(fēng)洞實驗與數(shù)值模擬    張朝能

皮膚選擇性光熱解效應(yīng)與光療及熱損傷的評估方法和技術(shù)    龔瑋

1100kV GIS中SF6斷路器關(guān)鍵技術(shù)研究    韓書謨

噴桿噴霧機(jī)風(fēng)助風(fēng)筒多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計    劉雪美

青藏鐵路五道梁凍土區(qū)工程結(jié)構(gòu)熱擾動研究    許蘭民

面向目標(biāo)搜索的群機(jī)器人協(xié)調(diào)控制及其仿真研究    薛頌東

壓力容器蒸汽爆炸臨界條件分析及后果仿真    王慶慧

鋁內(nèi)膽纖維全纏繞高壓氫氣瓶耐火及抗疲勞性能研究    別海燕

融合機(jī)器人視/嗅覺信息的氣體泄漏源定位    蔣萍

塞流式厭氧發(fā)酵反應(yīng)器物料流場的CFD模擬    張戰(zhàn)鋒

多級壓氣機(jī)三維流場數(shù)值模擬研究    魏國亮

高能燃料燃燒流場的數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)設(shè)計    張哲衡

基于GIS人口密度模型的區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險評價研究    范益君

LED彩色打印機(jī)內(nèi)部溫度場的數(shù)值計算    崔廣云

帶有自由表面流動的N-S方程的數(shù)值解法    劉海朋

基于Web GIS的油氣管道事故應(yīng)急救援系統(tǒng)模型研究    朱本廷

轉(zhuǎn)化氣制甲醇的系統(tǒng)安全分析    張峰

逆溫霜凍條件下植物冠層數(shù)值模擬分析    龍志云

基于VTK程序下的鍋爐爐內(nèi)過程的可視化系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用    張亮

有毒氣體擴(kuò)散風(fēng)險分析模型探析    劉凱歌;

液化石油氣罐區(qū)火災(zāi)爆炸分析與評價    程中林

三維計算流體力學(xué)數(shù)值模擬在重質(zhì)氣體擴(kuò)散方面的研究綜述    岳德鈺;陳東升;李悅;

蒸氣云火災(zāi)爆炸破壞作用預(yù)測方法的研究    江昀;汪佩蘭;

可燃?xì)怏w儲罐區(qū)泄漏危險性定量分析    張武,宇德明

重?zé)熡饠U(kuò)散的風(fēng)洞模擬實驗研究    劉國梁,宣捷,杜可,趙汝敖

工業(yè)企業(yè)事故性泄漏擴(kuò)散模型    葛秀坤;孫志紅;

工業(yè)危險物質(zhì)(重氣)擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型研究綜述    鄭遠(yuǎn)攀;

山地地形重氣擴(kuò)散模擬中湍流模型的選擇    李劍峰;劉茂;王靖文;

基于CFD的毒氣泄漏中毒定量評估    章博;陳國明;

LPG罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故后果評估    汪海良;劉英學(xué);崔啟筆;

人因失誤分析——當(dāng)代設(shè)備安全管理日益受到重視的新領(lǐng)域    戴樹和;

工業(yè)園區(qū)事故風(fēng)險評價研究    孫愛軍

事故性泄漏動力學(xué)過程的理論與實驗研究    潘旭海

重氣擴(kuò)散過程的數(shù)值模擬    魏利軍

概率安全評價中人因可靠性分析技術(shù)研究    張力

重大危險源（液態(tài)烴類）泄散過程智能化實時預(yù)測方法的理論研究及其動態(tài)數(shù)值模擬    張啟平

油氣鉆井工程項目風(fēng)險分析與管理研究    趙俊平

煤與瓦斯突出預(yù)測及應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制研究    鄭茂杰

油港儲運(yùn)綜合安全評價和預(yù)警應(yīng)急系統(tǒng)研究    曹鑫

高含硫氣田集輸系統(tǒng)泄漏控制與應(yīng)急方法研究    朱淵

高含硫天然氣集輸管道腐蝕與泄漏定量風(fēng)險研究    章博

長輸天然氣管道泄漏擴(kuò)散的數(shù)值模擬    桑博

受限空間天然氣泄漏擴(kuò)散和爆炸的數(shù)值模擬    于力

可燃?xì)怏w泄漏擴(kuò)散的CFD模擬研究    劉欣

含硫氣井的大氣環(huán)境風(fēng)險評價與防范措施研究    陳安英

青島地區(qū)8月份沿海近地層風(fēng)場數(shù)值模擬和三維結(jié)構(gòu)研究    林行

化工氣體泄漏事故擴(kuò)散規(guī)律的實驗室研究    施志榮

開敞空間可燃?xì)怏w擴(kuò)散規(guī)律與爆燃現(xiàn)象的研究    牛坤

天然氣管道泄漏擴(kuò)散及爆炸數(shù)值模擬研究    秦政先

煤層氣開采與集輸工藝研究    肖燕

地下水電站電纜層重氣擴(kuò)散特性數(shù)值模擬及通風(fēng)控制研究    秦丹

井噴后硫化氫擴(kuò)散數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀    何世明;周小君;龍平;孫洪亮;敬承杰;

煤層氣管道泄漏擴(kuò)散的FLUENT模擬    徐暖筑;楊兆中;李小剛;徐寧;

基于CFD的深水天然氣井噴爆炸危險區(qū)域分析    李修峰;陳國明;孟會行;朱淵;師吉浩;

工作在高海拔地區(qū)電子產(chǎn)品的絕緣性能變化分析    曹寅

煙氣擴(kuò)散的CFD數(shù)值模擬    金穎,周偉國,阮應(yīng)君

可爆性氣體泄漏擴(kuò)散時均湍流場的數(shù)值模擬    孟志鵬,王淑蘭,丁信偉

危險物泄漏擴(kuò)散過程的重氣效應(yīng)    張啟平,麻德賢

可爆性氣體爆炸極限和爆燃轉(zhuǎn)變成爆轟的研究    胡棟,龍屬川,吳傳謙,孫珠妹,程新路,王春彥

含熱傳導(dǎo)的沖擊動力學(xué)有限元程序的研究與應(yīng)用    黃晨光,段祝平

建筑物對空氣污染物擴(kuò)散影響的研究    郭少為,吳文權(quán)

地震次生毒氣泄漏與擴(kuò)散的數(shù)值模擬與動態(tài)仿真    趙振東,余世舟,鐘江榮

水輪機(jī)特性曲線三維數(shù)值處理    王煜;姜德政;

大型汽輪機(jī)主汽調(diào)節(jié)閥的實驗與數(shù)值分析    徐克鵬,蔡虎,崔永強(qiáng),蔣洪德

蘇州市區(qū)SO_2濃度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測研究    張啟明

有害物質(zhì)泄漏擴(kuò)散的數(shù)值模擬    周波,張國樞

液化危險品儲罐泄漏——擴(kuò)散監(jiān)測及仿真預(yù)警系統(tǒng)    呂武軒,汪國華,王志民,蔡信炎

天然氣管道泄漏擴(kuò)散模型研究    李又綠,姚安林,李永杰

ALOHA軟件模擬分析環(huán)氧乙烷儲罐泄漏事故    相艷景;劉茂;張永強(qiáng);鄔長城;

化學(xué)危險性氣體泄漏擴(kuò)散模擬及其影響因素    潘旭海,蔣軍成

液化天然氣站氣體泄漏擴(kuò)散的模擬實驗    肖淑衡;梁棟;

高爐煤氣泄漏擴(kuò)散過程及中毒事故的風(fēng)險分析    衛(wèi)國平;

環(huán)境溫度對高壓儲氫罐泄漏擴(kuò)散影響的數(shù)值模擬    劉延雷;鄭津洋;徐平;趙永志;陳虹港;

燃料車內(nèi)氫氣泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬研究    劉延雷;秦永泉;盛水平;陳海云;王兵;

綠化帶對氯氣泄漏擴(kuò)散影響的模擬研究    吳玉劍;潘旭海;孫智灝;

水電站GIS電纜層SF_6泄漏防護(hù)通風(fēng)的數(shù)值模擬與分析    秦丹;何天祺;劉勇;丁宗果;

液氯泄漏擴(kuò)散危害性分析    李俊侃;

基于GIS的天然氣泄漏事故現(xiàn)場人員疏散系統(tǒng)    于彥飛;

危險化學(xué)品槽車泄漏事故擴(kuò)散特點與模擬分析    武麟;

大量有毒重氣泄漏擴(kuò)散事故危害評價淺析    石祥;

液氯泄漏擴(kuò)散后果模擬分析及防范對策    李竹霞;秦言杰;夏昕;

基于GIS、實時氣象信息的毒害性氣體泄漏擴(kuò)散模擬技術(shù)研究    蔣軍成;張明廣;

城市氯氣泄漏事故的安全距離應(yīng)用研究    凌英;孫燕;

1350m~3高爐煤氣系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏的危害程度研究    龐春芬;

港口石油化工碼頭及其庫區(qū)災(zāi)害事故應(yīng)急系統(tǒng)研究    褚家成;徐連勝;俞維紉;胡燕飛;蔣平昌;

我市舉行液氯泄漏應(yīng)急救援演練    記者　溫希

堵住化學(xué)品泄漏的“口子”    潘六林

姜傳勝 科研是最民主的    本報記者 史文婕

齊魯石化污水COD值優(yōu)于國標(biāo)    王向輝

構(gòu)建防災(zāi)避災(zāi)體系 為建設(shè)新農(nóng)村服務(wù)    段景瑞

安全技術(shù)為安穩(wěn)生產(chǎn)保駕護(hù)航    徐波

打好最后一張牌的底氣與智慧    本報記者 趙莉

寧夏地震災(zāi)害特點    自治區(qū)政協(xié)人口資源環(huán)境委員會供稿

浙江省特檢院天然氣長輸管道安全研究獲突破    記者 曹吉根

危險氣體擴(kuò)散監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)通過驗收    記者 董永春　通訊員 王桂娟 鄧華

大型液化天然氣儲罐泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬    莊學(xué)強(qiáng)

高壓氫氣快充溫升控制及泄漏擴(kuò)散規(guī)律研究    劉延雷

多源氣體泄漏擴(kuò)散的實驗及數(shù)值模擬研究    朱紅亞

重氣擴(kuò)散過程的數(shù)值模擬    魏利軍

高原山區(qū)地形條件下城市重氣泄漏風(fēng)洞實驗與數(shù)值模擬    張朝能

基于失效庫的在役天然氣長輸管道定量風(fēng)險評價技術(shù)研究    張華兵

化工裝置事故的多米諾效應(yīng)定量分析關(guān)鍵問題研究    陳明亮

居室天然氣泄漏擴(kuò)散過程仿真研究    趙晶

受限空間天然氣泄漏擴(kuò)散和爆炸的數(shù)值模擬    于力

液化氣體儲罐泄漏擴(kuò)散模型的研究及應(yīng)用    李梅

天然氣管道泄漏擴(kuò)散事故危害評價    王新

雙層天然氣管道泄漏擴(kuò)散特性仿真研究    王玉石

埋地成品油管道小孔泄漏擴(kuò)散的數(shù)值仿真模擬    符澤第

液氯儲罐泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬研究    嚴(yán)冬

儲罐區(qū)可燃?xì)怏w泄漏擴(kuò)散模擬及爆燃災(zāi)害評估    王建

長輸天然氣管道泄漏擴(kuò)散的數(shù)值模擬    桑博

化工企業(yè)地震次生毒氣泄漏擴(kuò)散規(guī)律及風(fēng)險評估研究    謝紅梅