LPG埋地储罐泄漏渗流扩散多相混合数值模型及模拟(Ⅰ) 模型建立

在混合模型理论基础上,建立LPG(liquefied petroleum gas)在非饱和砂土中渗流扩散的传热、传质模型,研究LPG埋地储罐在砂土介质中发生泄漏时LPG渗流扩散的物理过程。该模型综合考虑了LPG泄漏相态、重力、黏滞力、毛细压力、扩散、非达西效应、气液相之间相互作用等影响因素的作用;在Forchheimer方程基础上,推导出多相混合流的非达西流动方程,并根据LPG实际渗流过程中流动状态的变化,将多相流非达西系数根据Reynolds数变化进行相应的改变,实现对多相流体从非达西流动向达西流动的转变现象的描述,能够模拟多种流动状态变化,扩展了模型的适用范围;根据LPG不溶于水的特性,简化了组分方程,推导出LPG体积浓度计算式。该模型能描述LPG埋地储罐泄漏后在砂土中流动趋势和对周围造成的影响,为埋地储罐场地选取、周边区域规划和事故预防、预测、应急提供依据。

LPG埋地储罐泄漏渗流扩散多相混合数值模型及模拟(Ⅱ) 数值模拟验证

采用本文(Ⅰ)报建立的LPG(liquefied petroleum gas)埋地储罐泄漏渗流扩散多相混合数值模型分别对气态和液态LPG在含水量不同的砂池中渗流扩散到外界环境的过程进行数值模拟,得到砂池中的流场、浓度场和LPG渗透到外界环境的质量流速。在数值模拟的基础上,对LPG气相、液相两种状态渗流扩散在砂池出口处LPG流速随时间的变化过程进行分析,总结出LPG渗透到外界的流速变化规律。模拟结果表明重力和出口位置对渗流扩散的方向影响很大,压力驱动是LPG渗流的重要影响因素;流体进出口处是流体流动活跃区域,非达西效应明显。数值模拟结果与LPG气体渗流扩散试验数据吻合较好,验证了理论模型和数值模拟的可靠性。