管道高压含硫天然气泄漏扩散规律研究

【摘要】： 论文首先通过对气体泄漏后不同扩散模型进行系统分析，得出气体泄漏后扩散的方式和后果，其与泄漏方式、气体自身特性、扩散参数及环境参数密切相关。并对以上影响因素进行分析，确定绘制模拟空间网格的形状和大小。在此基础上，绘制符合本文要求的模型网格，并将其导入FLUENT中。然后，进行FLUENT模型的选取，确定要设置的各边界条件，再对泄漏扩散模拟所需要的控制参数进行计算和设置，进行数值模拟。通过对数值模拟结果进行分析得到以下结论： （1）压力场分布规律：对于仅含甲烷的天然气的压力与空气达到平衡比既含有甲烷又含有硫化氢的多组分天然气更容易；压力从泄漏孔减小到大气压的径向距离随着孔径的增大而增大；风速5m/s的压力场分布图的压力等值线有右偏的倾向。 （2）速度场分布规律：泄漏气体在同一截面上轴心处的流速最大，离轴心越远流速越小；天然气中硫化氢浓度越大，天然气速度减小到相同的射流高度越小；泄漏孔面积越大，在相同空间位置点上的气体速度就越大；速度分布的等值线不是在气体离开泄漏孔以后就立即发生偏转；相同径向距离处，气体速度随泄漏孔处压力的增大而增大。 （3）浓度场分布规律：仅含甲烷的单组分天然气与既含甲烷又含硫化氢的多组分天然气是两种不同性质的气体，前者安全空间集中在整个模拟空间两侧的下部，随硫化氢浓度的增大安全空间减小；在其他参数相同的条件下，泄漏孔径越大，空间同一点的气体浓度值越大。系统压力越大，气体泄漏扩散的影响区域也越大。 通过对模拟结果进行系统分析，得到管道高压含硫化氢的天然气泄漏后的扩散规律，从而为天然气泄漏扩散事故应急救援决策提供理论依据。 【关键词】：管道 硫化氢 多组分天然气 压力场 速度场 浓度场
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X928.0
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 研究背景7
• 1.2 研究意义7-8
• 1.3 国内外研究现状8-9
• 1.3.1 国内的研究现状8
• 1.3.2 国外的研究现状8-9
• 1.4 常用气体扩散模型及其比较9
• 1.5 研究的思路及目标9-11
• 1.6 主要研究内容11-12
• 2 管道高压含硫天然气泄漏扩散模型12-23
• 2.1 数值模拟软件12-13
• 2.1.1 数值模拟软件概述12
• 2.1.2 FLUENT 软件介绍12-13
• 2.2 解决问题的步骤13
• 2.3 模拟空间网格的创建13-16
• 2.3.1 模拟维数13-14
• 2.3.2 网格形状和划分14-16
• 2.4 模型选择16-19
• 2.4.1 解算器16-17
• 2.4.2 湍流模型17-19
• 2.4.3 组分输运模型19
• 2.5 边界条件19-21
• 2.5.1 入口边界条件20
• 2.5.2 出口边界条件20-21
• 2.5.3 表面边界条件21
• 2.6 本章小结21-23
• 3 管道高压含硫天然气参数计算23-36
• 3.1 天然气组分23
• 3.2 管道中天然气参数的计算23-31
• 3.2.1 天然气中各组分参数23-24
• 3.2.2 天然气物性参数24-31
• 3.3 管道参数的计算31-35
• 3.3.1 管道起点1 处参数31-32
• 3.3.2 管道中点2 处参数32
• 3.3.3 泄漏点3 的参数32-34
• 3.3.4 总压和总温34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 管道高压含硫天然气泄漏扩散规律研究36-51
• 4.1 给定管道参数36
• 4.2 硫化氢浓度影响规律36-41
• 4.2.1 压力场分布36-37
• 4.2.2 速度场分布37-39
• 4.2.3 密度场分布39-41
• 4.3 泄漏孔径影响规律41-44
• 4.3.1 压力场分布41-42
• 4.3.2 速度场分布42-43
• 4.3.3 温度场分布43
• 4.3.4 浓度场分布43-44
• 4.4 风速影响规律44-47
• 4.4.1 压力场分布45
• 4.4.2 速度场分布45-46
• 4.4.3 浓度场分布46-47
• 4.5 泄漏压力影响规律47-49
• 4.5.1 速度场分布47-48
• 4.5.2 浓度场分布48-49
• 4.6 章节小结49-51
• 5 结论51-53
• 5.1 结论51-52
• 5.2 展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-57
• 附录57

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