高压管道天然气泄漏扩散过程的数值模拟

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1、第5卷第6期中国安全生产科学技术Vo1．5No．62009年12月JournalofSafetyScienceandTechnologyDec．2009文章编号：1673—193X(2009)一06—0011—05高压管道天然气泄漏扩散过程的数值模拟董刚，唐维维，杜春。，杨君涛4，于彦飞4(1．南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，南京210094)(2．南京理工大学化工学院，南京210094)(3．上海天然气管网有限公司，上海201204)(4．公安部上海消防研究所，上海200438)摘要：采用CFD模型的方法对高

2、压管道内的天然气泄漏和扩散过程进行了数值模拟。其结果表明，从高压管道泄出的天然气在大气中主要表现为高速射流的泄漏过程和随后的扩散过程。在泄漏过程中，天然气在泄漏口附近为欠膨胀射流，整个泄漏过程具有一定的高度；在扩散过程中，天然气在浮力作用下以向上扩散的形式发展。研究了不同环境风速对扩散过程的影响，较大的风速可以使天然气向下风方向更远的距离扩散，从而增大了天然气爆炸危险浓度的范围。研究结果可为泄漏现场人员疏散和安全技术管理提供有效依据。关键词：泄漏扩散，天然气，高压管道，数值模拟中图分类号：TQ02文献标识码：ANu

3、mericalsimulationsofreleaseanddispersionprocessfromhigh-pressurenaturalgaspipelineDONGGang。，TANGWei．wei，DUChun，YANGJun—tao，YUYan．hi(1．NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonBallistics，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)(2．Schoolo

4、fChemicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)(3．ShanghaiNaturalGasPipelineNetworkCompany，Ltd．，Shanghai201204，China)(4．ShanghaiFireResearchInstitute，Shanghai200438，China)Abstract：Thenumericalsimulationsofreleaseanddispersionf

5、ornaturalgasfromhigh-pressurepipelinewereper·-formedbyusingCFDmodeling．Theresultsshowthatthegasflowventedfromhigh—pressureincludeshigh—speedjetprocessandsubsequentdispersionprocess．Forthejetprocess，anunder—expansionjetoccursnearthereleasehole，thewholejetmainta

6、instheconsiderableheight．Forthedispersionprocess，thegasdispersesupwardduetothebuoyancyeffect．Theeffectofwindspeedonthenaturalgasdispersionwasexamined，itisshownthatthehigh-erwindspeedcantransportthegasfartheralongthedownwinddirectionandincreasethehazardousregio

7、nofexplo—sionconcentrationlimit．Thestudiescanprovidetheavailablefoundationforthepeopleevacuationandthesafetymanagementinthesceneofnaturalgasrelease．Keywords：releaseanddiffusion；naturalgas；high—pressurepipeline；numericalsimulation收稿日期12009-09-10作者简介：董刚，男，研究员，博士

8、。基金项目：上海市科学技术委员会资助项目(编号：08251202802)·12·中国安全生产科学技术第5卷其中，管道轴线上1点为参考点，2点为泄漏口对应1引言的轴线上状态点，3点为泄漏[j。天然气是重要的工业和民用燃料，由于天然气“西气东输”的需要，其运输和存储过程也变得越来越重要。城市中天然气的加工和使用往往通过高压管网进行运输，一旦发生泄漏、扩散并遇到火