埋地天然气管道泄漏危险区域的数值模拟

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1、第4l卷第10期当代化工Vo]．41．N0．102O12年10月ContemporaryChemicalIndustryOctober，2012埋地天然气管道泄漏危险区域的数值模拟官学源，刘德俊，王秋莎，李征帛，刘杰，张纯静，张国军，代堪亮f辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001)摘要：针对埋地输气管道的特点，建立埋地输气管道持续泄漏模型，运用有限容积法，对比分析多孔介质对天然气埋地天然气管道泄漏气体扩散的影响，得出管道上层土壤作为多孔介质，对气体扩散有重要的影响，由于其土壤阻力和毛管压力作用，使气体在地下

2、消耗大量湍能，气体在地下危险区域呈下窄上宽，而在地上由于气体湍能减小，加上大气压的作用，致使气体危险区域呈上窄下宽。结计算结果为埋地天然气管道合理设计管道区域，指导管道敷设和安全运行提供理论指导。关键词：天然气管道；多孑L介质；泄漏；甲烷；数值模拟中图分类号：TE832文献标识码：A文章编号：1671-0460(2012)10—1101—04NumericalSimulationofDangerousAreaDuringtheLeakageofBuriedNaturalGasPipelinesGUANXue-yuan，LIU

3、De-jun，WANGQiu—sha，LIZheng—bo，LIUJie，ZHANGChun-jing,ZHANGGuo-jun，DAIKan—liang(AcademyofPetrolandNaturalGasEngineering，LiaoningShihuaUniversity,LiaoningFushun113001，China)Abstract：Accordingtocharacteristicsofburiedgaspipelines，acontinuedleakmodelofburiedgaspipdinesw

4、asestablished．Efiectofporousmediaonleakandgasdiflusionofburiednaturalgaspipelineswascomparedandanalyzedbythefinitevolumemethod．Theresultsshowthatthesoilabovethepipelineasporousmediahasimportanteffectongasdiffusion；sincetheeffectofsoilresistanceandcapillarypressure，

5、lotsofturbulentenergyofthegascanbeconsumed，andthedangerousareaisnarrowinthelowerlayerandwideintheupperlayerundertheground，butabovetheground，sincethedecreasingofgasturbulentenergyandtheeffectofatmosphericpressure，thegasdangerousareaiSnarrowintheupperlayerandwideinth

6、e1owerlayer．Thecalculateresultscanprovideatheoreticalguidancefordesignofburiedpipeline，pipelayingandsafeoperation．Keywords：Natura1gaspipeline：Porousmedia；Leak；Methane；Numerica1simulation埋地天然气管道由于设计不合理、施T质量问1数学模型题、腐蚀、磨蚀和第三方破坏等因素影响Ⅲ，可能1．1物质传输模型致使管道发生泄漏事故。因此，国内外学者已经对标

7、准k—s模型的运输方程：输气管道泄漏问题进行了研究。冯文兴等对高压输气管道泄漏中大孔模型与小孔模型进行了比较分Ok+以簧毒+丝a~／1a一x,jI。+G~+Gb-一+析；苑伟民等寸管道模拟的状态方程进行了相对分析；有学者从安全因素考虑，通过数值方法对输Ok+筹=毒+纠考l+8、G+)一+气管道泄漏的研究是可行的H。埋地输气管道上层土壤作为多孔介质对气体泄漏甲烷浓度有一定的影湍动粘度：At=C响，忽略土壤对于气体泄漏的影响会使结果发生很式中：G一平均速度梯度引起的湍动能产生项；大的变化。本文采用有限容积法，考虑土壤作为多G一浮

8、力引起的湍动能产生项；孔介质对气体扩散的影响，对埋地天然气管道持续一可压缩湍流脉动膨胀对总得耗散率的影响。泄漏扩散的甲烷浓度进行数值模拟，比较分析了多经验常数：Cfl=1．44，C3=1，C=0．09。孑L介质对甲烷浓度扩散，达到爆炸浓度和有毒浓度的影响，本文可为埋地天然气管道的理论研究，