天然氣管道泄漏與天然氣在大氣中擴散的模擬研究.pdf

1、隨著天然氣管道工業(yè)的發(fā)展，天然氣用戶越來越多。天然氣在集輸過程中，由于管道系統(tǒng)連接件之間的密封不嚴、腐蝕穿孔、人為管理不善等因素會引起天然氣泄漏。天然氣泄漏后擴散到大氣中，與空氣混合形成可燃預混氣體，遇見點火源，可能會引發(fā)火災或者爆炸；即使不發(fā)生著火爆炸，泄漏出的天然氣及其伴生物滯留在大氣中，在未來較長時期對人類健康和生態(tài)環(huán)境會造成不良影響。所以，天然氣泄漏不僅會導致能源物料流失，造成巨大的經(jīng)濟損失，還會引起火災、爆炸、中毒、傷亡等惡性

2、事故，嚴重威脅著人民生命財產(chǎn)的安全。因此，進行天然氣管道泄漏擴散及爆炸數(shù)值模擬研究，對管道輸送安全運營和保障人生財產(chǎn)安全意義重大。
　　本文基于流體力學、熱力學、計算數(shù)學和計算機技術(shù)，對天然氣管道發(fā)生泄漏后的擴散情況進行方法研究和規(guī)律分析。首先，分析了國內(nèi)外在氣體泄漏和擴散方面的研究現(xiàn)狀，對射流理論進行分析，研究了氣體流動的基本控制方程；其次，建立了天然氣管道泄漏率模型并利用MATLAB編寫了計算泄漏率的程序；再次，根據(jù)流體力學和

3、熱力學基本理論，建立了天然氣泄漏后在大氣中擴散數(shù)學模型，應用有限元方法對模型的偏微分方程組進行離散求解；最后，基于上述模型，采用計算流體力學仿真軟件FLUENT對天然氣泄漏擴散進行模擬計算，并分析風速、壓力、泄漏孔徑以及障礙物的變化對擴散結(jié)果的影響。
　　本文的天然氣泄漏以及擴散的數(shù)值模擬研究結(jié)果與泄漏、擴散理論相符，從而驗證了本文理論分析的正確性，所提出的研究方法為天然氣泄漏擴散研究提供了一種分析思路，分析所得到的規(guī)律對天然氣管