【摘要】：在天然氣開發(fā)利用的飛速發(fā)展中,城市天然氣輸送管網(wǎng)越來(lái)越復(fù)雜。城鎮(zhèn)天然氣管道往往分布在人口和建筑集中的區(qū)域,這使得城鎮(zhèn)天然氣成為事故最頻發(fā)、后果最嚴(yán)重的可燃可爆氣體之一。掌握天然氣泄漏擴(kuò)散的規(guī)律可以對(duì)泄漏事故進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和控制,從而降低天然氣管輸事故的發(fā)生�；谟�(jì)算流體力學(xué)(CFD)的數(shù)值模擬方法憑借周期短、成本低、表現(xiàn)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢(shì)被國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者所接受。并在近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步完善,在各大工程領(lǐng)域的研究和設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。本文基于氣體泄漏模型、擴(kuò)散模型,建立天然氣泄漏擴(kuò)散物理模型。運(yùn)用數(shù)值模擬方法,以三大守恒定律、k-ε模型為基礎(chǔ),在CAD軟件中建立幾何模型,通過(guò)GAMBIT軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,結(jié)合建立的物理模型和數(shù)值模型,基于非穩(wěn)態(tài)泄漏及擴(kuò)散模型,再結(jié)合不同城市燃?xì)庑孤⿺U(kuò)散的影響因素條件下,運(yùn)用ANSYS FLUENT軟件模擬城市燃?xì)馊S動(dòng)態(tài)泄漏擴(kuò)散情況并得出了相應(yīng)結(jié)論。本文的天然氣泄漏以及擴(kuò)散的數(shù)值模擬研究結(jié)果與泄漏、擴(kuò)散理論相符,從而驗(yàn)證了本文理論分析的正確性,所提出的研究方法為天然氣泄漏擴(kuò)散研究提供了一種分析思路,分析所得到的規(guī)律對(duì)天然氣管道的安全運(yùn)營(yíng)和維護(hù)有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。
【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】：2018
【分類號(hào)】：TU996.7
【圖文】：

東北石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第二章 天然氣泄漏擴(kuò)散的理論研究射流理論射流是指流體從狹窄的管口等噴嘴噴出，流入到其他流體之中的一種流體運(yùn)動(dòng)，運(yùn)式比較特殊[40]。它和管道或明槽中流動(dòng)不同之處在于：管道中流體流動(dòng)時(shí)，周圍均壁[41]；明槽中流體流動(dòng)時(shí)，除水面外四周基本上也都為固體，而自由射流則不同四周全為流體。 射流的分類射流的分類方式多種，考慮角度不同自然類型也各不相同，總體上分類如圖 2.1 所

則為淹沒射流，若不同則為非淹沒射流[54]。本論文中天然氣為湍流、不可沒射流。 湍流射流的形成們所看到的射流運(yùn)動(dòng)，其中最基礎(chǔ)的是它的邊界層，隨著其邊界層和其他用，演變?yōu)閺?fù)雜程度各不相同的射流。射流運(yùn)動(dòng)的流體進(jìn)入周圍另一種流體之中，兩種流體間會(huì)發(fā)生能量交換，量或熱量等。能量交換的過(guò)程中，射流速度較小則形成層流射流邊界層，出現(xiàn)切面漩渦，漩渦中的流體運(yùn)動(dòng)方向雜亂無(wú)章，形成湍流射流邊界層，作中出現(xiàn)的情形較為多見[55]。體具有的粘性使得處于靜止?fàn)顟B(tài)的流體被吸入到射流中，這就叫做射流的吸作用[56-57]。射流圖形呈喇叭狀，在對(duì)稱中心線上的能量最大，對(duì)稱線兩加能量越來(lái)越小。隨著射流的進(jìn)行，在對(duì)稱線上的流體由于傳遞了一部分體，自身的能量在慢慢衰減，因此出現(xiàn)了射流范圍越來(lái)越寬的現(xiàn)象，這稱。射流的力學(xué)模型如圖 2.2 所示。

體積法作為其核心算法。該方法首先將求解的區(qū)域進(jìn)行離散，然后運(yùn)用高等數(shù)學(xué)中的高斯公式對(duì)各微分方程采用區(qū)域內(nèi)積分的方法將其離散，對(duì)于離散方程組中存在運(yùn)動(dòng)方程的情形，可采用交錯(cuò)網(wǎng)格技術(shù)，將壓力項(xiàng)和速度項(xiàng)分別儲(chǔ)存于不同的空間網(wǎng)格中，再對(duì)方程進(jìn)行離散；最后運(yùn)用迭代的方法求解離散后的方程組。本文使用模擬軟件 ANSYSFLUENT 14.0 對(duì)城市天然氣泄漏擴(kuò)散進(jìn)行模擬。2.4 管道泄漏模型2.4.1 管道泄漏情況分析在輸氣過(guò)程中，燃?xì)夤艿罆?huì)遭受多種類型因素的干擾，如第三方施工破壞、管道內(nèi)外腐蝕等，從而導(dǎo)致管線發(fā)生燃?xì)庑孤┗蚬艿罃嗔�。其中所占比例最大的就是由于第三方施工破壞引起的管道泄漏，其泄漏口面積通常能達(dá)到管道截面積的 80%~100%。其中又以 100%既管道全截面發(fā)生斷裂時(shí)產(chǎn)生的危害最嚴(yán)重，本研究主要考慮當(dāng)管道發(fā)生全截面斷裂的情況。管圖 2.2 是城市燃?xì)夤芫�泄漏示意圖。由于本文模擬的天然氣泄漏情形是第三方破壞造成的管道完全開裂泄漏，故泄漏模型只討論上述的管道泄漏模型。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2772182