管廊内泄漏口朝向对天然气管道泄漏扩散影响的模拟分析

作     者：雷鹏 陈长坤 史聪灵 陈杰 赵冬月 赵小龙 LEI Peng;CHEN Changkun;SHI Congling;CHEN Jie;ZHAO Dongyue;ZHAO Xiaolong

作者机构：中南大学防灾科学与安全技术研究所湖南长沙410075 中国安全生产科学研究院地铁火灾与客流疏运安全北京市重点实验室北京100012 清华大学合肥公共安全研究院灾害环境人员安全安徽省重点实验室安徽合肥230601 

出 版 物：《中国安全生产科学技术》 (Journal of Safety Science and Technology)

年 卷 期：2021年第17卷第10期

页      面：133-139页

学科分类：08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC0805000) 国家自然科学基金项目(72091512)。 

主　　题：综合管廊 管道泄漏 泄漏口朝向 数值模拟 

摘      要：为掌握综合管廊内天然气输气管道泄漏口朝向对气体扩散的影响,使用FLUENT软件对4种不同朝向的泄漏口泄漏过程进行3维数值模拟,对比分析不同工况下气体浓度分布。结果表明:泄漏形成的射流产生强烈气体掺混,降低泄漏口附近气体浓度梯度;随着距泄露孔距离的增加,气体受惯性力作用减弱,并在浮力作用下抬升。管廊纵截面气体浓度场可分为泄漏口附近的均匀区和距离泄漏口较远的分层区。在均匀区内,探测器高度上气体质量分数纵向分布呈阶梯状;距泄漏口较远距离(大于20 m),泄漏口朝向对探测器高度上气体浓度纵向分布影响较小。基于稳态气体分布控制方程,提出气体在分层区内纵向分布关系式。当泄漏口刚好位于2探测器中央(最不利工况)时,泄漏孔朝向为X+(管道距离壁面较远侧)的泄漏气体在喷出后与空气接触时间长,产生涡量更大,使气体在管廊纵向上蔓延速度降低,探测器响应时间相对较长。