短管不可压流动泄漏数值模拟与实验对比
检测短管(数米长)的泄漏是许多工程应用中最感兴趣的问题。例如，许多工业设施有短管，只在极端情况下进行监测，然而泄漏可能位于这些测量点之间(例如，泄漏对石油、天然气和核工业有潜在的危害)。当短管发生泄漏时，可以通过测量管道不同位置的压力来判断泄漏位置。今天，我们做一个短管泄漏的模拟，并与参考文献的实验结果进行对比。 建立如下的三维管道，总长度2.23m，管道内径Φ12.7mm。建模时，将管道一端（标为入口）坐标落在零点，本案例我们将管长方向设置为z轴方向，与参考文献一致，便于后处理。泄漏口距离管道入口0.73m，泄漏口直径Φ5.2mm，将泄漏口垂直于管道长度方向延长一定距离，该距离不小于5倍的泄漏口直径，以使管内流动充分发展，这样便于更准确的施加边界条件，这里我们取管长为6倍泄漏口直径。划分多边形网格，将泄漏位置进行网格细化，网格单元总数543929，最小正交质量0.435，最大细长比11.87。 管道入口设置为质量入口边界，质量流量0.32kg/s，并设置湍流边界； 管道出口设置为压力出口边界，表压为81Pa，并设置湍流边界； 泄漏短管出口也设置为压力出口边界，表压为0Pa，并设置湍流边界； 我们先看一下泄漏流量与入口总流量的比值，模拟结果为16.96%，参考文献实验结果16.34%，两者相差3.8%。 我们再看一下z=0.05m和z=1.5m两个位置的静压差，模拟结果为6305.6Pa，参考文献实验结果为6500Pa，两者相差2.99%。 最后，我们读取一下管道中心线的压力分布情况，在泄漏口前后有一个压力突变，与参考文献一致，工程实际中便可以根据此压力变化来实现泄漏位置查找。[1] Modeling of incompressible flow in short pipes with leaks[2] Numerical Analysis of Incompressible Flow Leakage in Short Pipes 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：2023-07-06
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