埋地输油管道在不同季节泄漏的三维数值模拟

《埋地输油管道在不同季节泄漏的三维数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、北京石油化工学院学报第23卷第1期Vo1．23N0．1JournalofBeijingInstituteof2015年3月Mar．2O15Petro—chemicalTechnology埋地输油管道在不同季节泄漏的三维数值模拟李泽，马贵阳(辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001)摘要：建立了埋地输油管道周围土壤多孔介质的三维流固耦合数学模型，利用FLUENT软件分别模拟了管道在不同季节泄漏前后大地温度场的变化情况及泄漏油品在土壤中的分布规律。结果表明：泄漏前，由于不同季节地表及土壤的初试温度不同，管道周围大地温差场分布明显不同。泄漏后，热油对夏季管道上下温度

2、场影响范围较大，则对冬季管道两侧温度场影响范围较大。泄漏量相同，油品在土壤中分布情况不同。关键词：不同季节；埋地管道；泄漏；数值模拟；温度场中图分类号：TE832文献标志码：A埋地管道在输送油品行业占主要地位，具所示。对埋深h，管径为D的原油管道周围L有安全、经济、环保等优点，但近几年，由于管道×H×W的土壤区域进行数值模拟，对该模型的增多、管龄的增长及自然或人为等因素的影采用正四面体和正六面体混合型体网格进行划响，管道泄漏事故时有发生。因此，科学合理地分，由于管壁及泄漏口附近的温度梯度变化较制定埋地管道泄漏检漏方案具有重要的现实意大，所以管道及泄漏口附近网格应该加密划分，义

3、。分布式光纤温度传感技术是根据管道泄漏以确保能更好捕捉到温度场的变化情况，如图前后周围温度场变化为依据的检测技术，具有2所示。主要研究管道孔泄漏，由于大地自身精度高、自适应能力强、数据读写和传输速度快存在一定的温度场，且管道散热对距离地面一等优点，是检测技术的主要研究方向，应用前景定深度处影响很小，在此深度温度常年变化低广泛l】]。许多学者已经对管道泄漏周围土壤于1℃，可近似认为是恒温层，距埋地管道水平温度场进行了数值模拟，但主要都集中在二维径向一定距离处，管道散热对此处影响特别小，模拟，只研究了泄漏后管道径向温度场的变化可定义为绝热面(无热量交换)。情况及油品分布情况。笔者

4、借助CFD模拟软件，建立管道泄漏三维数学模型，分别模拟了管道在不同季节发生泄漏，管道周围径向及轴向温度场变化情况及泄漏油品在土壤中分布扩散规律。1计算模型1．1管道泄漏物理模型针对埋地管道在不同季节泄漏问题，建立图1管道泄漏三维物理模拟管道及周围土壤区域的三维物理模型，如图11．2数学模型1．2．1三维流固耦合换热模型收稿日期：2014—06—01作者简介：李泽(199O一)，男，在读硕士，研究方向为管道泄土壤是一种多孔介质，具有孑L隙度，有很好漏周围土壤传热问题，E—mail：137531081@qq．oom；马贵阳的储容性，即多孔介质储存和容纳液体的能力。(1965一)，

5、男，博士，教授，主要从事计算流体力学及多孔介质传热传质的研究。当埋地管道发生泄漏后，管内大量高温流体会40北京石油化工学院学报2015年第23卷直径，mm。1．2．2边界条件(1)在Y一0处，一一h(T)，h—U>11．63+7．0,／7，T为土壤温度，K；为环境温度，K；为土壤导热系数，h为空气自然对流换热系数，W／(m。·K)；C为风速，m／s。(2)在z一寺或z一一古，33。+。≥R处，OT—O。图2管道泄漏三维网格模型(3)在一一，一处，篑一0。渗漏剑周围土壤甲，从『I1臂追泄漏点附j扛(4)在r==R处，一a(T——T)，式的大地温度场，该过程可以认为是多孔介质流中

6、：R为管道内径，m；为原油与管道内壁固耦合换热问题，故其控制方程如下：(1)质量守恒方程：的对流换热系数，W／(m·K)；T为管壁温度，K。等+V·(pfU)一0(1)(5)在一一H处，T—T为地下恒温层。式中：U为流体速度，m／s；J0，为流体密度，kg／1TI。；t为时间，S。2数值模拟及结果分析(2)动量守恒方程以东北某热油管道为例，管道埋深1．6m，a(p／u)+a(pjuu)+a(pmv)+a(pyuw)．——．一直径700mm，且管道外壁包有40mm厚的聚at。3x’av’3z氨酯保温层，夏季地表温度为25℃，冬季地表(dau)+(au)+(au)一zdd温度为一

7、2O℃，土壤密度为1680kg／m。，比热+[+c1lD为2225J／(kg·K)，导热系数为1．512w／(rn，II(2)d-z’·K)。夏季土壤初始温度为3℃，冬季土壤初a(pjv)+a(p／vu)+a(pjvv)4-a(p／vw)．．．一始温度为一2℃，地下恒温层温度均为8℃，管3t。Ox。ava内油温为52℃，密度为870kg／m。，比热为Or)a()+(av)(一+2150J／(kg·K)，导热系数为0．14w／(m·dddK)，泄漏口直径为50mm，泄漏口流速为2m／[+cz1lD，ff]