深埋管道中泄漏孔对燃气泄漏影响的数值模拟

发布时间：2024-05-16 03:48

　　为研究泄漏孔的各种因素对深埋土体中燃气管道泄漏的具体影响,采用1个包含燃气管道的三维模型,研究单个泄漏孔的大小、位置、形状对于埋地燃气管道泄漏的影响,并建立大小相等的双泄漏孔的燃气管道,确定双泄漏孔间距对于燃气泄漏扩散的影响。结果表明:泄漏孔越大,燃气在土壤中的扩散速度越快,且泄漏孔的大小对深埋燃气管道泄漏的影响最大;泄漏孔位置的影响次之,顶部与侧壁的泄漏孔扩散速度相差无几,底部泄漏孔的扩散速度远低于前2者;双泄漏孔间距的影响较小,双泄漏孔的距离越小,甲烷的扩散速度越快;泄漏孔形状对于深埋燃气管道泄漏扩散的影响非常小。

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【部分图文】：

图1深埋燃气管道几何模型

建立1个4m×4m×3m土壤空间的几何模型,如图1所示,其中,管道直径为0.4m,管道埋深为1.5m,管道压力为0.4MPa[9],土壤性质见表1[10-11],由于土壤颗粒直径为2.09×10-4m,属于细砂土,含水率较低,燃气的泄漏难以使土体发生变形,因此可视作....

图2数值模拟与参考文献实验的甲烷浓度趋势对比

按照数学模型的选取,边界条件以及求解方法的设置,对照谢昱姝[4]全尺寸实验工况3的实验结果进行模型验证,如图2所示。由图2可知,数值模拟所得到的甲烷浓度曲线与全尺寸实验中得到的甲烷浓度曲线的上升趋势基本一致,而2者泄漏速度的差异是由土壤性质的不同引起的,因此可以验证采取的模型及设....

图3不同泄漏孔孔径下深埋燃气管道的扩散情况

设置直径分别为0.04m,0.01m以及0.004m的圆形泄漏孔,泄漏孔位于管道顶部,土壤条件设置见表1。不同泄漏孔孔径工况下,甲烷在土壤中的扩散情况如图3～4所示。随着泄漏孔直径的不断增大,甲烷沿竖直方向的扩散逐渐加快,扩散到地表的时间逐渐缩短,引发爆炸事故的可能性也越来....

图4泄漏孔孔径对甲烷扩散的影响

图3不同泄漏孔孔径下深埋燃气管道的扩散情况此外,将数值模拟得到的数据进行拟合后可以得出泄漏孔孔径与甲烷泄漏量之间的经验关联式,如式(5)所示:

本文编号：3974643