天然氣管道泄漏擴(kuò)散事故危害評(píng)價(jià)

【摘要】： 管道運(yùn)輸是天然氣輸送比較安全經(jīng)濟(jì)的一種方式。與其它工程結(jié)構(gòu)一樣,輸氣管道在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)受到多種內(nèi)外因素的干擾,如管道腐蝕、材料缺陷、第三方破壞等,從而導(dǎo)致管道發(fā)生孔口泄漏或斷裂。天然氣泄漏后擴(kuò)散到大氣中,若達(dá)到一定濃度并遇到火源就可能發(fā)生燃燒或爆炸,造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)帶來(lái)惡劣的社會(huì)及政治影響。因此,對(duì)可能發(fā)生的天然氣管道泄漏事故進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),從而把輸氣管道的盲目被動(dòng)維修變?yōu)轭A(yù)知主動(dòng)性維護(hù),以達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)最小、效益最大的目標(biāo)。 本文重在研究天然氣管道泄漏擴(kuò)散規(guī)律及危害后果的分析,目的在于對(duì)可能發(fā)生的泄漏事故的影響范圍做出定量評(píng)價(jià)。本文首先簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外氣體泄漏擴(kuò)散及事故分析研究的現(xiàn)狀。然后對(duì)射流理論進(jìn)行分析,應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)理論,系統(tǒng)地研究了輸氣管線泄漏后泄漏率的計(jì)算模型,分別為小孔模型、大孔模型及管道模型,并得出各自的使用范圍: d / D≤0.2時(shí),使用小孔模型;0.2≤d / D≥0.8時(shí),使用大孔模型; d / D≥0.8時(shí),使用管道模型。根據(jù)流體力學(xué)和熱力學(xué)等相關(guān)知識(shí),建立起天然氣泄漏后在大氣中擴(kuò)散的控制方程,采用計(jì)算流體力學(xué)仿真軟件Fluent對(duì)天然氣泄漏擴(kuò)散進(jìn)行模擬,并分析泄漏孔徑、風(fēng)速以及障礙物等因素對(duì)擴(kuò)散結(jié)果的影響;較為系統(tǒng)地比較了各種氣體擴(kuò)散模型,選擇高斯模型計(jì)算出輸氣管道泄漏擴(kuò)散危害區(qū)域,并得出擴(kuò)散區(qū)域與泄漏孔徑、風(fēng)速之間的關(guān)系;最后,系統(tǒng)地歸納出輸氣管道泄漏事故樹,建立起噴射火、火球以及蒸氣云爆炸危害的物理模型和危害模型,界定了以事故點(diǎn)為中心的不同程度危害半徑,得出各種事故模型的危害程度均隨著距事故點(diǎn)距離的增加而逐漸降低,最后趨于平穩(wěn)的結(jié)論。 本文以理論分析和計(jì)算機(jī)仿真等手段對(duì)輸氣管道泄漏擴(kuò)散造成的危害范圍以及事故后果進(jìn)行了較為全面的分析和應(yīng)用研究,采用的方法和得出的結(jié)論對(duì)輸氣管道泄漏事故的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有一定的參考價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：天然氣 管道 泄漏 擴(kuò)散 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TE88
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題的背景與意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 氣體泄漏擴(kuò)散研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 輸氣管道失效后果分析研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文的研究工作16-17
• 第2章 天然氣管道泄漏理論與模型17-30
• 2.1 氣體紊動(dòng)射流理論17-19
• 2.2 氣體流動(dòng)基本控制方程19-21
• 2.3 天然氣管道穩(wěn)態(tài)泄漏模型與模型分析21-29
• 2.3.1 小孔泄漏模型23-24
• 2.3.2 管道泄漏模型24-25
• 2.3.3 大孔泄漏模型25-27
• 2.3.4 三種模型的模擬計(jì)算與分析27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 天然氣管道泄漏擴(kuò)散Fluent 模擬研究30-42
• 3.1 天然氣擴(kuò)散模型的建立30-31
• 3.1.1 天然氣擴(kuò)散過(guò)程基本方程30-31
• 3.1.2 湍流模型的確定31
• 3.2 天然氣泄漏擴(kuò)散Fluent 軟件模擬31-37
• 3.2.1 Fluent 軟件模擬步驟32
• 3.2.2 物理模型的建立32-33
• 3.2.3 網(wǎng)格的繪制33-34
• 3.2.4 初始條件和邊界條件的設(shè)置34-35
• 3.2.5 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的模擬結(jié)果及分析35-37
• 3.3 不同條件對(duì)天然氣泄漏擴(kuò)散的影響37-41
• 3.3.1 泄漏孔徑對(duì)天然氣泄漏擴(kuò)散的影響38
• 3.3.2 風(fēng)速對(duì)天然氣泄漏擴(kuò)散的影響38-40
• 3.3.3 障礙物對(duì)天然氣泄漏擴(kuò)散的影響40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 天然氣管道泄漏擴(kuò)散危害區(qū)域的確定42-56
• 4.1 泄漏擴(kuò)散模型的選擇42-44
• 4.1.1 唯象模型42-43
• 4.1.2 Sutton 模型43
• 4.1.3 FEM3 模型43-44
• 4.1.4 高斯模型44
• 4.2 擴(kuò)散模型的建立44-46
• 4.2.1 高斯煙羽模型45
• 4.2.2 高斯煙團(tuán)模型45-46
• 4.3 擴(kuò)散系數(shù)的選取46-49
• 4.3.1 氣體擴(kuò)散參數(shù)的影響因素46-48
• 4.3.2 氣體擴(kuò)散系數(shù)的確定48-49
• 4.4 天然氣管道泄漏擴(kuò)散危險(xiǎn)區(qū)域的劃分49-50
• 4.5 泄漏危害區(qū)域評(píng)價(jià)實(shí)例50-55
• 4.5.1 連續(xù)型泄漏分析50-53
• 4.5.2 瞬時(shí)型泄漏分析53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第5章 天然氣管線泄漏危害區(qū)域安全性評(píng)價(jià)56-83
• 5.1 天然氣管線泄漏危害模型的建立56-68
• 5.1.1 噴射火模型的建立56-62
• 5.1.2 火球模型的建立62-65
• 5.1.3 蒸氣云爆炸模型的建立65-68
• 5.2 天然氣管線泄漏傷害評(píng)價(jià)模型68-73
• 5.2.1 火災(zāi)傷害模型68-70
• 5.2.2 爆炸傷害模型70-73
• 5.3 天然氣管線泄漏失效后果評(píng)價(jià)實(shí)例73-82
• 5.3.1 噴射火模型危害分析73-77
• 5.3.2 火球模型危害分析77-79
• 5.3.3 蒸氣云爆炸模型危害分析79-81
• 5.3.4 三種危害之間的比較分析81-82
• 5.4 本章小結(jié)82-83
• 結(jié)論83-85
• 參考文獻(xiàn)85-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果90-92
• 致謝92

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