并行铺设天然气管道喷射火的数值模拟研究
【图文】：
韵螅嘤?管道直径为500mm，泄漏孔孔径为100mm，，天然气喷射速度为30m/s；环境风速为1、2、4m/s和8m/s这四种；计算区域为10m×10m的二维空间，其几何模型中泄漏口设置为速度进口，左侧边界设置为风口，右侧和上部边界设置为压力出口（注意：与失效天然气管道相邻的管道位于右侧边界），其余边界设置为固体壁面，如图1所示。本文采用涡耗散（Eddy-Dissipation）模型，标准的k-ε模型和P-1热辐射模型，对不同环境风速下失效天然气管道喷射火进行数值模拟，得到不同环境风速下喷射火的速度、温度和热辐射的分布规律。图1几何模型Fig.1Geometricmodel2结果分析2.1速度分析图2（1~4）分别是天然气管道泄漏孔孔径为100mm，气体泄漏速度为30m/s，环境风速为1、2、4m/s和8m/s的喷射火速度分布图。如图2（1）所示，泄漏孔附近位置速度最大，射流中心速度随着射流发展而先增大后减小；在同一射流断面上，速度自中心向两边逐渐减校说明天然气射流射入空气中时，由于卷吸和掺混的作用，使得天然气速度逐渐降低，而射流断面逐渐扩大[6]。图2（1~4）对比可知，在风速的作用下失效管道泄漏喷射的速度分布发生向下风向倾斜，且随着环境风速增大，射流向下风向倾斜角度逐渐增大，射流与失效天然气管道、相邻的天然气的距离逐渐减校因为喷射初始阶段天然气速度远远大于环境风速，环境风速对天然气喷射影响不大；随着天然气射流不断发展，射流的径向距离逐渐增大，射流速度也随之逐渐减少，因而风速对天然气射流的影响逐渐加强，在风速的作用下天然气射流逐渐向下风向倾斜[7]。2.2温度分析图3（1~4）分别是天然气管道泄漏孔孔径为100mm，气体泄漏速度为30m/s，环境风速为1、2、4m/s和8m/s的喷射火温度分布图。由图3（1?
第1期2、4m/s和8m/s的喷射火热辐射分布图。从图4（1）看出，喷射火热辐射沿射流中心线基本呈对称分布，最大热辐射均在模拟区域的上边界与对称轴交界点的两边附近。图4（1~4）对比可知，其他条件不变，不同环境风速对喷射火热辐射分布总体趋势没有明显影响，在沿着火焰中心线且距离泄漏口最远处达到最大值。并且，在其他条件不变情况下，风速分别为1、2、4m/s和8m/s的喷射火，对应最大热辐射强度分别是193、186、874kw/m2和74kw/m2。这是由于受到有限计算空间的限制，随着环境风速增大，喷射火火焰在模拟计算区域面积逐渐减少，对应最大热辐射强度越校可以认为，当并行天然气管道在广阔空间发生喷射火时，随着环境风速增大，失效天然气管道喷射火与自身失效管道、相邻管道的距离都逐渐减少，对自身失效管道和相邻管道的热辐射伤图2不同风速下喷射火速度分布Fig.2Thejetfire’svelocitydistributionunderdifferentwindspeed图3不同风速下喷射火温度分布Fig.3Thejetfire’stemperaturedistributionunderdifferentwindspeed李镇裕等.并行铺设天然气管道喷射火的数值模拟研究69
【作者单位】： 中山大学工学院;广东省消防科学技术重点实验室;中海中山天然气有限责任公司;
【基金】：广东省省级科技计划项目(No.20013B090800008)
【分类号】：TE88
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