城市街道峡谷形状对燃气管道泄漏扩散影响CFD模拟.pdf

《城市街道峡谷形状对燃气管道泄漏扩散影响CFD模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、北京石油化工学院学报第2O卷第3期Vo1．2ONO．3JournalofBeijingInstituteof2012年9月Sep．2012Petro—chemicalTechnology城市街道峡谷形状对燃气管道泄漏扩散影响CFD模拟程浩力张艺林新宇吕铖张大凡(中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京100085)摘要构造了2种不同形态的街道峡谷横断面CFD模型，所构建的模型由3栋不同高度的楼房并行组成，风向垂直于建筑物。并且用这些模型模拟了在3种不同风流速度条件下的街道峡谷流场和泄漏燃气的扩散情况。模拟结果表明，在建筑物的影

2、响下，峡谷内的流场形成的旋涡造成独立而稳定的循环气流，从而影响建筑物迎风面与背风面泄漏燃气的扩散情况。建筑物附近风速的大小和分布也与泄漏燃气的扩散紧密相关。最后基于模拟结果提出了相应的应急措施。关键词街道峡谷；燃气管道；泄漏；扩散；涡旋中图法分类号TE832近年来随着经济的快速发展，天然气作为别为20m和40m，楼间距为4Om；本次模拟的清洁、高效、绿色的能源伴随着西气东输一线、计算区域为一个300m×200m的空间，其中左二线工程的投产以及各省市天然气管网的建设侧边界(风入口)距楼房60m，右侧边界距楼房已逐渐进入到了千家万户。但是

3、随着燃气用户1O0m。结构1生成三角形网格126564个；结的增多及城市燃气管网建设的日益扩大，事故构2生成三角形网格119723个。发生的几率也随之增大。因此，开展城镇燃气假设输送的燃气温度和环境温度均为300管道完整性管理及泄漏事故影响研究已经成为K，泄漏口直径为200mm，泄漏口初始体积分众多学者研究的课题l_1]。数为1，空气中甲烷的初始体积分数为0，环境由于现代城市建筑群所构成的街道峡谷对温度为293K，环境压力为101．325kPa。泄漏气流有重要影响[3-4]，峡谷内泄漏燃气的对流扩口选择在街道中央(地面0m处)，燃气泄

4、漏速散又受制于峡谷内的气流运动。因此，在以往率约为200m／s，假定泄漏速率在120S内的模研究的基础上[5_8¨，通过CFD技术建立了2种拟过程中保持不变。不同结构的二维街道峡谷模型，研究了模型内风向为自左向右，在模拟的压强条件下空泄漏燃气的扩散规律，并对城市管道燃气安全气可视为不可压缩气体。在边界条件的处理管理及泄漏应急措施提出了建议。上，左侧进口边界上设为速度人口(Velocityinlet)，进口边界风速取水平来流，给定风速和1模型建立湍流度大小，风速分别取5．0，8．0，12．0m／s3假设气流方向垂直于狭长城市街道峡谷方个

5、值，湍流模型选择标准k—epsilon模型，点击向，笔者选取街道峡谷的纵断面作为研究模型。OK按钮接受系统对k一￡模型的缺省设置，包所建立的城市街道峡谷的CFD模型如图1所括标准模型设置、壁面函数设置和湍流模型常示。图1中计算区域由3排楼房构成的街巷组数的设置等等；上边界和右侧边界给定出流边成，左侧的街巷设为马路(Om处为马路中心)，界条件(Outflow)；在建筑物壁面和地面上采马路宽度为40m，设置楼房的宽20m，高度分用固壁无滑移条件(Wal1)。在泄漏口和靠近壁面的区域对计算网格进行了加密处理。启动组分运输模型，混合物参数选择

6、甲烷一空气。收稿日期：201204—0964北京石油化工学院学报2012年第2O卷旋流场的空间内，最易积聚泄漏的燃气。泄漏扩散模型[J]．煤气与热力，2009，29(5)：1-5．的燃气遇到涡旋流场后，会随流场气流流动扩[3]赵丹平，梁志勇．城市街道峡谷二维空气流场的数值计算[J]．东华大学学报(自然科学版)，散，贴近地面，直至聚集充满涡旋空间。2O10，36(1)：109—114．(2)燃气在扩散时，风速起主导作用。风速[4]樊冬梅，何南忠．模拟街道峡谷内的流场和污染越大，便可加快燃气向下风向输送扩散，也利于物浓度的格子玻尔兹曼方法

7、[J]．安徽农业大学泄漏燃气的稀释。学报，2011，38(6)：146-149．(3)峡谷内及建筑背风侧所具有的独立且[5]ChengHaoli，LiuDejun．3DCFDSimulationof稳定的涡旋流场造成的燃气聚集，对于事故发ManufacturedGasPipelineLeakageand生地周边的安全有极大的影响。因此，事故发DispersioninUrbanAreas[A]．CollectedPapers生后，应尽快切断泄漏段的上下游阀门，防止燃ofForumonTheSecondChinaEnergyScienti

8、st气过多泄漏，并对周边采取必要措施，疏散人[C]．1rvine：ScientificResearchPublishing，2O1O：37—4O．群，设置警戒区域，禁止人员车辆进入，避免发[6]程浩力，刘德俊．城镇燃气管