基于GIS的燃气管网事故危害数值模拟及应急救援研究

发布时间：2020-04-01 10:52

【摘要】：近年来由于经济的增长与社会的发展,天然气作为人们生活与工业生产的支柱能源之一正扮演着越来越重要的角色。然而燃气事故频发严重威胁了人们的生命财产安全。为了减少燃气事故的发生,减小事故带来的危害,有必要开展燃气系统事故危害性研究,加强对燃气应急救援系统及安全性的建设。地理信息系统(GIS)能够记录、存储、计算、描述地理信息资料,将其与燃气事故的发生结合起来能够在很大程度上提高燃气事故救援系统的效率。首先,燃气管网系统发生的主要事故是燃气泄漏。燃气泄漏之后遇明火会发生火灾和爆炸。本文首先分析了针对不同事故类型的燃气泄漏模型,确定其使用范围,分析燃气泄漏扩散的计算方法,以及计算过程中涉及的相应参数的选取方法。对燃气泄漏的相关影响因素分析可知,当泄漏口距离大于20m时,空气中泄漏燃气的浓度降低速度变缓,风速大于8m/s时,燃气浓度变化较小。其次,燃气泄漏之后如遇明火极易形成火灾,本文首先从理论角度对发生火灾的基本理论进行概括,然后采用CFD数值仿真的方法对燃气火灾的发生进行仿真模拟,并基于仿真与理论计算的结果对比,修正了理论计算的模型,令其更加便捷地与GIS系统相结合。分析火灾的影响因素可知,风速小于8m/s,泄漏口直径小于0.003m时,损伤半径变化较为明显。最后,燃气泄漏的另一严重危害就是发生爆炸。本文基于常用的爆炸事故模型-TNT当量法与多能法,对燃气爆炸后果进行分析。经过对比发现,多能法更加适合用来计算燃气爆炸事故带来的危害。但多能法危害的计算多采用查图的方法,不利于其应用于GIS系统,本文采用数据拟合的方法对多能法的危害范围进行公式拟合。分析燃气爆炸事故的影响因素可知,当管道压力小于1MPa时,损伤区域半径变化较为明显。在发生泄漏、火灾与爆炸事故损伤范围的基础上,本文建立了燃气事故救援系统,确定了事故救援体系的内容与架构,基于GIS系统采用迪杰特斯拉算法,优化应急救援路线并进行阀门关闭计算。
【图文】：

示意图,燃气管道,示意图

下标1、2、3、a分别表示管道初始点、与泄漏点在同一直线上的管内某点、泄漏点、环境参数。图2-1 燃气管道泄漏示意图气体泄漏模型是基于连续性方程、运动方程、能量方程及理想气体方程建立的，其假定条件如下：1）假设泄漏气体为天然气且为单一理想气体，扩散到大气中并与其混合之后的混合气也为理想的可压缩气体，遵守理想气体状态方程。2）本模型只考虑了单一泄漏口的情况，只研究了在同一泄漏位置的扩散规律。3）泄漏扩散被认为是湍流，不发生化学反应。4）从燃气泄漏到燃气扩散到大气这一过程中，大气摩擦力作用是恒定的。5）本模型忽略了燃气泄漏扩散的过程中，燃气与环境之间的热交换。一般气体泄漏为亚音速流动

扩散物质,风速,流场

扩散类型
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU996.9

【参考文献】