天然气管道自身参数对泄漏事故影响的模拟

【摘要】：天然气作为一种清洁高效的新生能源和化工原料，对改善人民生活、支持国民经济发展、保护环境方面发挥着重要作用。伴随着生产生活和交通运输上的使用量的迅猛增长，国内和国际上对于天然气的开采开发都在日益增加。因此作为高效安全的管道运输在近年发展逐步加快，随之带来的泄漏事故问题也成为了研究重点。 利用计算流体力学的数值模拟软件，可以在较短的时间内对此类事故进行合理的模拟，不仅经济高效而且数据可靠。在现有的大量研究中，大气环境各种条件对于泄漏事故的影响研究已经十分众多，为了完善对于此类事故的影响因素，本文把研究重点放在管道自身的参数上。主体使用西气东输管道二线工程基本数据进行模拟，并辅以陕京输气管道工程的数据作为比对参考。应用前处理软件Gambit进行网格的创建，求解器FLUENT进行事故过程的模拟，后处理软件Tecplot对模拟结果进一步分析。模拟过程中改变管道内部的压强、温度、速度、管径和泄漏孔径等参数，结合流体力学公式，作出了详尽的比对分析。在模拟分析结果中发现，天然气管道自身的参数中，输运压力对泄漏口的压力和速度的影响是最大的，成正比关系；但是输运温度或输运管径的增大都会使泄漏口压力有减小的趋势。泄漏口的速度通常情况下都是跟随泄漏压力的增大而增大的，只有在温度显著增加的时候泄漏速度才会在泄漏压力减小的情况下也会有所增大。通过综合的比对发现要想减小泄漏事故危害把对环境的损失降到最小，可以通过利用大管径和低温低压的条件进行天然气的输运。 【关键词】：天然气 泄漏 数值模拟 管道
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE973;TE88
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-24
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究意义10
• 1.3 国内外研究现状10-14
• 1.4 气体扩散的基础理论及模型比较14-20
• 1.4.1 气体扩散的机理及一般理论14-16
• 1.4.2 气体输运扩散的流体力学控制方程16-19
• 1.4.3 一些常用的气体扩散模型及其比较19-20
• 1.5 CFD 模拟软件20-23
• 1.5.1 CFD 模拟软件概述20-22
• 1.5.2 求解软件 FLUENT 的介绍22-23
• 1.6 本文的研究内容及创新23-24
• 第二章 网格的绘制和模型的选择24-30
• 2.1 模拟空间网格的绘制24-25
• 2.2 模拟的模型选择25-28
• 2.2.1 求解器的介绍与选取25-26
• 2.2.2 湍流模型的选择26-27
• 2.2.3 组分输运模型的选择27-28
• 2.3 设定边界条件28-30
• 2.3.1 进口边界条件28
• 2.3.2 出口边界条件28-29
• 2.3.3 其他边界29-30
• 第三章 FLUENT 初始条件的计算和模拟比对30-48
• 3.1 天然气概述30-31
• 3.2 硫化氢含量的选择31
• 3.3 管道参数的预设31
• 3.4 标准状态下管道各参数的计算31-39
• 3.4.1 管道中天然气参数的计算32-37
• 3.4.2 管道参数的计算和设定37-39
• 3.5 利用软件模拟泄漏口数据结果39-47
• 3.5.1 压力分布图39-43
• 3.5.2 速度分布图43-46
• 3.5.3 外泄漏口处 XY 散点图46-47
• 3.6 对计算结果和模拟结果的选取47-48
• 第四章 天然气在大气中泄漏的基本模拟48-54
• 4.1 相关基本理论48
• 4.2 模拟结果及分析48-54
• 4.2.1 标准状态下的压力分布48-49
• 4.2.2 标准状态下的速度分布49-50
• 4.2.3 标准状态下的温度场分布50-52
• 4.2.4 标准状态下的浓度场52-54
• 第五章 不同条件对天然气泄漏的影响54-62
• 5.1 改变管道内部输运速度进行对比54-56
• 5.2 不同输运温度对天然气泄漏的影响56-58
• 5.3 管径不同对泄漏的影响模拟58
• 5.4 不同输运压力对泄漏的影响58-59
• 5.5 减小泄漏孔径模拟59-60
• 5.6 不同参数的模拟结果对比60-62
• 第六章 结论62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果67-68
• 致谢68

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