埋地燃气管道在土壤中的泄漏扩散模拟

发布时间：2020-04-03 00:49

【摘要】：埋地燃气管道在发生小孔泄漏时很难被发现,为了更好地解决燃气在土壤中的小孔泄漏问题,更快的发现燃气管道的小孔泄漏问题,就需对埋地燃气管道在土壤中的泄漏规律进行研究,更好地减少灾害的发生,从而避免财产损失和人员伤亡。土壤是典型的多孔介质,埋地燃气管道在土壤中的泄漏问题就是在燃气在多孔介质中的传热传质问题,本课题基于流体力学基础和多孔介质理论,通过组分传输方程和多孔介质模型,应用CFD数值模拟软件对组分和多孔介质进行设置,对土壤中的浓度场进行模拟,模拟燃气浓度在土壤中随时间变化的泄漏扩散情况。分析不同因素对土壤中燃气的浓度变化的影响,对不同泄漏孔径、不同泄漏压力情况下的燃气泄漏进行非定常数值模拟,模拟得出燃气在土壤中的浓度分布。并且通过在模拟区域建立监测点对不同位置的甲烷浓度进行监测,同时对不同方向上的燃气浓度在空间的分布进行模拟。数值模拟结果表明:泄漏孔径越大,泄漏相同时间模拟区域的燃气浓度越大,燃气泄漏越快;泄漏压力越大,燃气泄漏越快,燃气浓度越快到达缓慢增长阶段;不同监测点,在同一垂直方向的监测点燃气浓度差别不大,同一水平方向的监测点燃气浓度随着泄漏时间的增长浓度差逐渐变小,最后基本趋于一致;不同方向上的燃气浓度在空间分布也差别很大,沿水平方向的燃气浓度分布是中间浓度高,两侧浓度低,且垂直距离离泄漏口越近其浓度差越大,随着泄漏时间增长,浓度差会逐渐变小,曲线变平缓;沿垂直方向的燃气浓度离泄漏口越近浓度越高,且在泄漏口容易集聚,随着时间增长,泄漏区域浓度差越小,在离泄漏口一定距离后,燃气浓度基本趋于一致。得到的成果能够帮助施工救援人员分析埋地燃气管道泄漏后燃气在土壤中的扩散规律,快速的判断泄漏部位及火灾、爆炸危险区域,从而更有效率地采取应急救援措施。
【图文】：

山东建筑大学学位硕士论文可以进行二维或三维的建模，主要是对实际工程简化，将计算模拟区域进行点线面的连接。如果二维或三维模型过于复杂，通过 Gambit 很难完成模型建立，可以先通过 CAD建模完成后，导入 Gambit 并对其划分网格。（1）物理模型的建立本文研究的埋地燃气管道在土壤中的泄漏扩散问题，本文是以城镇燃气管道为例，，假设管道在地下埋深 1.5m 处，管道上部是城市管沟填埋土壤，土壤上面是城市道路硬化路面，如下图。

山东建筑大学学位硕士论文随后在边界层外的区域用非结构化网格划分。中，主要探讨燃气泄漏后在土壤中的泄漏扩散问题，无其他外界it 中进行网格划分时，线网格划分的网格大小为 0.005m，均匀分此几何模型是规则的，可以采用结构性网格划分，划分类型为四条件设置划分完成后，还要定义边界及介质类型。本文采用的是二维计算定义主要是线和面。设置泄漏口类型是压力入口，管壁类型是 w力出口，顶部硬化路面类型是 wall，因土壤为多孔介质，介质类型后进行 Mesh 文件的输出保存。Top(wall)
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU996.9

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本文编号：2612688