天然气架空管泄漏扩散模拟研究

以北方某农村建筑为例,燃气管道铺设在房屋外墙的窗口下方,建立物理和数学模型,研究燃气泄漏时风速和扩散时间对周围建筑物的影响。模型入口气体为纯甲烷,泄漏方向垂直地面向上,沿墙壁方向的风速分别为0和5 m/s,泄漏时间分别取60 s、300 s和600 s。结果显示:管道发生泄漏后,距离泄漏口越近,气体流速越高,甲烷浓度越大,随着喷射距离增大,气体流速和浓度迅速下降。无风时,随着时间的变化,只有少量的甲烷进入室内,室内区域甲烷体积分数远小于5%,并未达到爆炸下限;甲烷快速向高空放散,不会在低处聚集,低空处危险区域相对较小。有风时,竖直方向上甲烷射流高度明显降低,浓度梯度变化明显;水平方向上甲烷扩散范围增大。风速减小竖直方向的燃气扩散爆炸范围,增大了下风侧燃气扩散爆炸范围。甲烷泄漏600 s时,室内甲烷梯度达到爆炸下限。