埋地天然气管道持续泄漏数值模拟.pdf
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1、第 4 4卷第 8期 2 0 1 5 年 8月 当 代 化 工 C o n t e m p o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 4 4N o 8 A u g u s t ,2 0 1 5 埋地天然气管道持续泄漏数值模拟 官 学 源 ( 新疆油田公司工程技术研究院 ,新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 0) 摘 要: 针对埋地天然气管道泄漏扩散问题, 采用有限体积法, 建立埋地天然气管道泄漏扩散模型, 在 1 7 级风场条件下,考虑土壤和大气稳定度对泄漏气体扩散的影响,从安全的角度出发,分析埋地天然气管道泄漏 持续扩散情况,得出甲烷爆炸浓
2、度云团在不同风场条件下的扩散规律。为埋地天然气管道的风险评估 、安全运 行和管理,事故分析,工程设计以及泄漏后应急措施等提供了参考理论。 关键词 :数值模拟;泄漏 ;埋地管道 ;甲烷 中图分类号:T E 8 3 2 文献标识码: A 文章编号 : 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 5 )0 8 1 9 7 4 0 3 Nu me r i c a l S i mu l a t i o n o n Co n t i n u o u s Le a k a g e o f Bu r i e d Na t u r a l Ga s Pi pe l i n e s GUAN Xu e - y
3、ua n ( T e c h n o l o g y R e s e a r c h I n s t i t u t e o f X i n j i a n g O i l fi e l d C o mp a n y , X i n j i n g K a r a ma y 8 3 4 0 0 0 1 ,C h i n a ) Ab s t r a c t : Ai mi n g a t t h e p r o b l e m o f n a tur a l g a s l e a k a g e a n d d i ff u s i o n o f b u r i e d p i p e l
4、 i n e s , t h e fi n i t e v o l u me me t h o d wa s a d o p t e d t o e s t a b l i s h t h e n u me r i c a l mo d e 1 o f n a tur a 1 g a s 1 e a k a g e a n d d i flu s i o n o f b u r i e d p i p e l i n e s u n d e r 1 7 g r a d e wi n d fi e l d , c o n s i d e r i n g e f f e c t o f t h e
5、 s o i l a n d a t mo s p h e r i c s t a b i l i t y o n t h e g a s l e a k a g e a n d d i ffu s i o n , f r o m t h e v i e wp o i n t o f s a f e t y , l e a k a g e a n d d i f l u s i o n c o n d i t i o n s o f n a tur a l g a s o f b u r i e d p i p e l i n e s we r e a n a l y z e d t h e
6、d i f f u s i o n r u l e o f t h e e x p l o s i v e c o n c e n t r a t i o n c l o u d o f me t h a n e wa s o b t a i n e d , wh i c h c o u l d p r o v i d e t h e o r y r e f e r e n c e f o r r i s k a s s e s s m e n t , s a f e o p e r a t i o n a n d ma n a g e me n t o f b u r i e d n a t
7、 u r a l g a s p i p e l i n e s Ke y wo r d s : Nu me r i c a l s i mu l a t i o n ; L e a k a g e ; Bu r i e d p i p e l i n e ; M e t h a n e 随着我 国天然气工业的高速发展 ,其需求量的 不断攀升带来了能源安全的新危机 。像其他 的工程 设备一样,管道也可能发生事故。目前我国大多数 在役管道已经处于老年化 ,这些陈旧管道有着相对 较高的泄漏事故发生率。近年来,输气管道安全事 故曾发生很多起 ,尤其是埋地天然气管道 。容易发 生泄漏 ,而且不容易被发
8、现 ,这种特点的管道泄漏 会造成更大的意外风险,导致输气管道日常工作更 难 以管理 。 针对管道泄漏扩散问题 ,我 国学者考虑各种条 件 的影响因素下对天然气 的泄漏问题进行了大量的 数值研究” 。 。 本文通过 F L U E N T软件 ,基于有限容积法 ,建 立埋地天然气管道持续泄漏扩散模型,在 1 7 级风 场条件下,考虑土壤和大气稳定度对泄漏气体扩散 的影响,分析埋地天然气管道泄漏扩散的特点和规 律。为埋地天然气管道的风险评估、安全运行和管 理 ,事故分析 ,工程设计以及泄漏后应急措施等提 供 了参考理论 。 1 数学模型 1 1 组分输运守恒方程 ) + v ( ) : v + R
9、+ ( 1 ) f 式中:R 一 第i 种组分在化学反应种的速率 ,k g m o l ( IT I3 - s ); S一 扩散相加上用户定义的源项; 组分, 的扩散通量,to o l ( 1 1 2 s ); y 一第i种物质的质量分数,; U一流体流速 ,m s ; P一密度,k g m ; t 一 时间。s 。 湍流中的质量扩散 一【 + 兰 JV ( 2 ) 式中:S e t 一 湍流施密特数 ; n 混合物中第i 种物质的扩散系数 ; 一湍流粘度,P a 1 2 标准 k -s模型的运输方程 p 8 k+瓦Ok = 专 + 鸶 考 + + G 一 一 + c 3 p等 +筹 = 毒
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