首页/文章/ 详情

埋地天然气管道泄漏扩散模拟

1年前浏览4320

1 前言

天然气具有易燃性、易爆性和毒性等特点，当埋地管道发生泄漏，燃气扩散到大气后，极易引起火灾、爆炸等事故，导致环境污染、人员伤亡和财产损失[1-3]。数值模拟仿真是埋地管道泄漏扩散问题的有效研究手段，今天我们做一个简单的埋地天然气管道泄漏扩散模拟案例。

2 模型与网格

建立如下的二维平面模型，对于土壤，高效的做法是将其等效为多孔介质，因此整个计算域包括空气域和土壤域，两个计算域都是流体域，地面将空气域与土壤域隔开。将管道圆周切割一小部分作为泄漏口，注意，我们不考虑管道内的天然气流动，因此管道内部网格掏空，如果要考虑内部流动，则需要用三维模型，将管道模型也建立，这种更符合实际情况，我们用二维模型仅仅作为演示。划分四边形结构网格，单元数43804，最小正交质量0.671。

3 求解设置与边界条件

对于该问题，用瞬态分析更为合适，如果不考虑风速的影响，那么稳态计算的结果就是整个计算域充满天然气。

启动组分输运模型，为了简化，我们将介质考虑为空气和甲烷二元气体。气体扩散系数2.1e-5（环境温度20℃）。

泄漏口设置为压力入口，输入全压值，组分为100%甲烷，本案例我们考虑压力2000Pa和5000Pa两个工况。

底部我们设置为壁面，即不考虑远距离向下的泄漏扩散。

地面设置为interior边界。

侧面和顶部均设置为压力出口边界，表压为0Pa，不考虑土壤深度对压力的影响，回流组分为空气。

土壤域设置多孔介质模型，参数设置参考文献[1]，包括孔隙率、粘性阻力系数、惯性阻力系数、土壤颗粒直径、土壤导热系数等。

所有计算域初始化100%空气，速度为0。

瞬态计算，时间步长取0.1s，计算时长60s。

设置动画，观察泄漏扩散组分变化情况，我们关注天然气爆炸极限（体积分数5%~15.4%）浓度分布云图。

4计算结果

我们分别考虑泄漏口向上以及向下的泄漏扩散情况，压力分为2000Pa和5000Pa，不同工况的天然气爆炸极限。

参考文献

[1] 埋地燃气管道泄漏扩散过程数值模拟

[2] 埋地管道泄漏数值模拟分析

[3] 基于FLUENT的埋地天然气管道泄漏数值模拟

来源：仿真助手

组分输运多孔介质爆炸

著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载

首次发布时间：2023-05-25

最近编辑：1年前

博士 | 工程师微信公众号：仿真助手

获赞 329粉丝 3900文章 66课程 65

点赞

1条评论

波比啵啵啵

签名征集中

1年前

老师买了搅拌摩擦焊流场仿真的课，怎么加您的联系方式啊

回复

相关推荐

STAR-CCM 燃烧计算原理、方法与案例应用8讲埋地天然气管道甲烷泄漏扩散仿真分析(多孔介质模型和组分输运模型) CoSim 系列软件 Comsol热流固THM耦合下煤层注CO2/N2驱替瓦斯案例仿真分析5讲 Abaqus土坝地基和坝体渗漏（漏水）

最新文章

探秘LS-DYNA ALE法流固耦合-从原理到实战案例分享会

利用人工智能(AI)和虚拟孪生，释放供应链韧性

苯乙烯爆炸仿真分析

固态电池真的不需要隔膜吗！

Hypermesh新界面中拓扑优化设置

热门文章

2023全球纯电车销量近1000万！详解动力/储能电池液冷系统设计

戴西软件国产CAE，从收购美国ETA公司VPG汽车仿真软件说起

极道成然：新一代国产GDEM软件在岩土爆炸冲击领域的应用报告会

圆柱Circle动力电池模组-4680大圆柱的过去和未来！

Fluent 2022R2版本更新内容

其他人都在看

几种常见的热仿真软件

STAR CCM 案例｜电池包散热

Abaqus分析常见问题及解决方法（2）：零主元和过约束

ABAQUS中Cohesive粘聚力模型的2种定义方式（附案例操作步骤）

仿真笔记——ANSYS APDL命令汇总（收藏备用）

VIP会员学习计划福利任务帮助与反馈

返回顶部