LNG气化站气相管道天然气泄漏扩散的数值模拟与分析

【摘要】：近年来，随着国际天然气市场的快速发展，我国天然气市场发展已经进入黄金期。其中液化天然气（LNG）行业是天然气领域中的一个重要组成部分。近几年，随着国内LNG气化站的广泛推广与应用，对其建设与安全运行管理的要求越来越高。本文对LNG气化站内气相管道天然气泄漏扩散过程进行了数值模拟分析，得到一些有意义的结论。 本课题利用气体射流理论、传热传质学等理论分析结合数值模拟研究方法，在已有研究成果基础上以实际工程为背景提出具体研究方案。利用Fluent、Tecplot软件进行模型建立及模拟结果后处理。结合浓度场和速度场分析了泄漏孔径、风速大小、泄漏方向、障碍物分布、泄漏源位置五种因素对天然气泄漏扩散的影响。 通过模拟结果分析，得出以下结论：泄漏孔径越大，同气体浓度边界范围分布越广，且喷射速度随距离增加而减小的趋势越平缓；随着风速的增加，天然气的喷射距离呈现先增大后减小的趋势；由于是轻质气体，横向泄漏时比竖直泄漏所形成的近地面危险区域较大；障碍物数量越多对气体扩散的局限作用越强，泄漏孔距离障碍物越远，障碍物迎风面对天然气的阻挡作用越明显；泄漏位置不同时，由于周边环境不同，气体扩散范围不同。这些结论不仅可以指导厂站的安全性工作，而且对今后该方面课题更深程度的研究提供了有价值的理论支持。 【关键词】：LNG气化站 气相管道 泄漏扩散 数值模拟
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE88;TU996.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 研究方法及主要内容12-14
• 2 天然气泄漏扩散理论与模型14-27
• 2.1 气体紊动射流理论14-15
• 2.2 气体流动基本控制方程15-19
• 2.3 气体泄漏模型分析19-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 管道天然气在大气中泄漏扩散的分析27-33
• 3.1 管道天然气在大气中的泄漏扩散过程27
• 3.2 管道天然气泄漏扩散的影响因素27-28
• 3.3 天然气厂站气相管道泄漏特点28-29
• 3.4 气相管道天然气泄漏扩散模拟方案29-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 气相管道天然气泄漏扩散的数值模拟33-42
• 4.1 天然气扩散基本方程33-34
• 4.2 三维模型的建立及网格划分34-37
• 4.3 计算模型及运行环境的选择37-38
• 4.4 天然气泄漏率的计算38-39
• 4.5 边界条件的设置39-40
• 4.6 求解控制参数的设置及条件初始化40
• 4.7 本章小结40-42
• 5 数值模拟结果分析42-68
• 5.1 孔径对泄漏过程的影响分析42-46
• 5.2 风速对泄漏过程的影响分析46-53
• 5.3 泄漏方向对泄漏过程的影响分析53-56
• 5.4 障碍物对泄漏过程的影响分析56-61
• 5.5 泄漏源位置对泄漏过程的影响分析61-65
• 5.6 模拟结果的安全性指导意义65-67
• 5.7 本章小结67-68
• 6 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-73

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