埋深对平坦地区天然气管道泄漏的影响研究

针对三维埋地输气管道泄漏扩散问题,对不同埋深的平坦地区天然气管道泄漏情况进行数值模拟。根据单一变量原则在相同气候条件下,对于不同工况只针对埋深作为单一变量,对忽略埋深的准确性进行论证,并分别研究了埋深为1.4 m和2.0 m工况埋深对地下、地表、和空气中泄漏的影响。研究结果表明:埋深对泄漏的影响非常大,忽略埋深的工况与埋深为1.4 m和2.0 m的工况相比所得出的各项结果都有很大的误差,忽略埋深是不准确的。埋深与扩散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围成反比,埋深越小扩散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围越大。

埋地天然气管道泄漏危险区域的数值模拟

针对埋地输气管道的特点,建立埋地输气管道持续泄漏模型,运用有限容积法,对比分析多孔介质对天然气埋地天然气管道泄漏气体扩散的影响,得出管道上层土壤作为多孔介质,对气体扩散有重要的影响,由于其土壤阻力和毛管压力作用,使气体在地下消耗大量湍能,气体在地下危险区域呈下窄上宽,而在地上由于气体湍能减小,加上大气压的作用,致使气体危险区域呈上窄下宽。结计算结果为埋地天然气管道合理设计管道区域,指导管道敷设和安全运行提供理论指导。

埋地管道夏季泄漏土壤温度场及原油分布数值计算

基于分布式温度光纤传感技术检测管道泄漏机理,研究了埋地管道泄漏传热特点,并采用有限容积法建立了管道泄漏多孔介质流固耦合换热控制方程,针对夏季埋地热油管道不同位置泄漏前后大地温度场的变化及原油在土壤中的分布规律进行数值计算,得出了管道正上/下方穿孔泄露后土壤温度场及原油分布随时间的变化关系。研究表明:夏季泄漏初期管道周围土壤温度场变化剧烈,泄漏位置对土壤温度场分布影响较大,检测管道发生泄漏可以使用分布式温度传感技术。

埋地天然气管道泄漏爆炸区域数值模拟

针对埋地天然气管道的特点,在多孔介质条件下,分析埋地管道受到土壤条件和地面上障碍物的影响,建立埋地天然气管道持续泄漏模型,运用有限容积法,进行数值模拟。分析了障碍物在泄漏口右侧土壤层中和在地面上时,对爆炸区域的影响,得出障碍物对气体的扩散具有阻碍作用,使气体在障碍物相对来源方向聚集,并且爆炸区域在相对来源方向扩大。土壤层障碍物可完全阻碍天然气向土壤右侧扩散,使气体大量聚集在障碍物左侧,左侧爆炸区域不断扩大;由于多孔介质存在,使气体透过多孔介质绕过地面上障碍物扩散,对气体扩散影响相对较小;土壤层存在障碍物时对甲烷爆炸范围影响较大。

埋地天然气管道泄漏温度场模拟

为了解埋地管道泄漏后附近温度场的分布情况,以便对管道发生小孔泄漏进行泄漏检测,本文对埋地输气管道泄漏前后建立了二维物理模型和数学模型并给出了相应的边界条件。利用计算流体软件Fluent对环境温度、输送压力、泄漏口孔径与泄漏方向四种泄漏工况分别进行了管道泄漏后的数值模拟。结果表明:环境温度、输送压力是决定管道泄漏后土壤温度场分布的决定性因素;泄漏口孔径也会对土壤温度分布造成影响,但影响效果小于环境温度和输送压力的影响;泄漏方向更大程度影响冷影响区的相对位置,而对冷影响区域的大小影响不大。本文最终得到了不同工况下管道泄漏后周围土壤温度场的分布情况,对当前广泛应用的光纤传感器的现场应用有一定的指导意义。