長輸天然氣管道泄漏擴散的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著天然氣公用事業(yè)的發(fā)展以及邊遠氣田的開發(fā),長輸天然氣管道的里程和規(guī)模不斷擴大,因此事故的風險也在不斷增大。長輸天然氣管道作為遠距離輸氣的最主要的輸送方式,承擔著連接氣田和儲氣站等設(shè)施的重任,具有管徑大、壓力高、輸量大的特點。因此,長輸天然氣管道一旦發(fā)生泄漏事故,不但會影響企業(yè)和居民日常生產(chǎn)和生活,造成重大的經(jīng)濟損失,還可能造成爆炸火災(zāi)等嚴重危害人民生命財產(chǎn)的事故?；谏鲜鲈?研究長輸天然氣管道泄漏擴散的過程對于制定應(yīng)急搶險方案,減少

2、事故損失具有重要的意義。
　　 本文研究的對象是我國“西氣東輸”工程主干線,通過建立管道在空氣中發(fā)生泄漏的三維模型,利用計算流體動力學軟件,選用Realizable k-epsilon模型對其在空氣中泄漏擴散的過程進行仿真模擬。本文主要選取泄漏孔直徑、風速、泄漏初速度、泄漏口形狀這四種影響因素進行研究,并分析了它們對泄漏過程影響的強弱程度。
　　 在風速一定的情況下,分別模擬了泄漏孔徑為20mm、50mm、80mm、12

3、0mm和200mm情況下的泄漏過程。研究表明,隨著孔徑的增大,噴射速度隨高度衰減的趨勢逐漸變緩;天然氣泄漏形成的射流核的高度和寬度逐漸增大,射流的范圍也逐漸增大,其中高度方向的增長要大于周長方向的增長。
　　 在泄漏孔徑一定的情況下,分別模擬了2至7級風速下泄漏的過程。研究表明,隨著風速的增大,天然氣噴射形成的射流與X軸的夾角不斷減小;天然氣射流發(fā)展的高度逐漸下降;天然氣射流發(fā)展方向逐漸向下風向傾斜。
　　 在相同條件下

4、,對于兩種泄漏初速度的影響進行了對比,隨著泄漏初速度的增大,射流沿著高度方向發(fā)展的程度增大,速度沿高度方向衰減的趨勢變緩,各組分在高度方向上的擴散范圍增大,而在風速方向上的擴散范圍縮小。射流在高度方向上的變化遠遠大于其在周長方向上的變化。
　　 在風速一定,泄漏口面積相同的情況下,分別對長方形、正方形、三角形和圓形泄漏口的泄漏過程進行了模擬。研究表明,泄漏口形狀對于速度沿高度增加而衰減的趨勢有較大影響,相同的泄漏口面積下長方形或