双层天然气管道泄漏扩散特性仿真研究

【摘要】：目前管道运输大多使用的是单层管道,水汽的氧化侵蚀、施工和地震等因素的影响容易使管道穿孔、破损和断裂,最终导致管道泄漏事故的发生。新型的双层管道系统可以更好的用于输送危险品,防止管道渗漏的发生。双层管道外管可以对内管起到保护作用,防止其受到氧化腐蚀,如果管道内管发生泄漏后,危险气体会泄漏到管道夹层中,防止危险气体扩散到环境中,提高了管道运输的安全性和降低泄漏事故引起的危险性。 本文对新型双层天然气管道泄漏扩散过程进行了研究,建立了物理模型和数学模型,对双层天然气管道泄漏扩散测温实验进行了研究,从理论和实验出发仿真研究了双层天然气管道泄漏扩散特性。主要工作包括以下三个方面： 1、在建立和求解模型过程中,根据传热学和流体力学理论,考虑焦耳一汤姆逊效应,基于有限体积法,建立了双层天然气管道泄漏扩散物理模型和数学模型,求解后得到双层天然气管道泄漏扩散模拟参数。 2、在双层天然气管道泄漏扩散数值分析中,利用fluent商业软件进行了数值模拟,分析了不同泄漏介质温度、不同泄漏压力差、不同泄漏孔径和不同夹层高度对双层天然气管道夹层空间内的压力场、速度场和温度场的影响,得到的理论温降值和模拟温降值分别为8.6℃和9.1℃,二者大致相近。 3、在双层天然气管道泄漏扩散测温实验研究中,搭建了测温实验台,研究了不同泄漏压差、不同泄漏孔位置对双层天然气管道夹层空间内的温度场的影响,对实验结果、理论分析和模拟计算结果进行对比分析,实验温降值为4.7℃,其与理论计算温降值、模拟计算温降值三者较接近,结果比较吻合。对实验结果进行不确定度分析,得出整个泄漏实验测温系统的最大不确定度为0.145。 本文结论对于研究狭小空间天然气泄漏扩散过程的研究具有一定的借鉴作用。 【关键词】：双层管道 天然气 泄漏 扩散 CFD
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE88;TE973
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 前言10-18
• 1.1 选题的背景、目的和意义10-11
• 1.2 天然气管道泄漏检测方法研究现状11-14
• 1.2.1 直接检测法11-12
• 1.2.2 间接检测法12-14
• 1.3 天然气管道泄漏特性研究现状14-17
• 1.3.1 理论研究14-16
• 1.3.2 实验研究16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第二章 泄漏扩散过程的模拟参数计算18-27
• 2.1 焦耳一汤姆逊系数计算18-19
• 2.2 数值模拟参数计算19-25
• 2.2.1 气体物性参数19-23
• 2.2.2 泄漏过程气体状态参数计算23-25
• 2.2.3 天然气参数的计算软件25
• 2.3 天然气各组分的参数25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 双层天然气管道泄漏扩散数值模拟27-56
• 3.1 物理模型27
• 3.2 数学模型27-30
• 3.3 模拟方案30-31
• 3.4 模拟结果及分析31-54
• 3.4.1 泄漏介质温度对夹层内泄漏扩散过程的影响31-38
• 3.4.2 泄漏压力差对夹层内泄漏扩散过程的影响38-44
• 3.4.3 泄漏孔径对夹层内泄漏扩散过程的影响44-50
• 3.4.4 夹层高度对夹层内泄漏扩散过程的影响50-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第四章 双层天然气管道泄漏扩散测温实验56-65
• 4.1 实验系统组成56-58
• 4.1.1 泄漏实验管道57
• 4.1.2 气体释放系统57
• 4.1.3 实验测温系统57-58
• 4.1.4 压力监测系统58
• 4.2 实验方案58-60
• 4.3 实验结果分析60-62
• 4.4 实验结果的不确定度评定62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-72
• 发表文章目录72-73
• 致谢73-74
• 详细摘要74-83

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