天然气管道不稳定流动数值模拟计算
埋地天然气管道持续泄漏数值模拟
埋地天然气管道持续泄漏数值模拟佚名【摘要】Aiming at the problem of natural gas leakage and diffusion of buried pipelines, the finite volume method was adopted to establish the numerical model of natural gas leakage and diffusion of buried pipelines, under 1~7 grade wind field, considering effect of the soil and atmospheric stability on the gas leakage and diffusion, from the viewpoint of safety, leakage and diffusion conditions of natural gas of buried pipelines were analyzed, the diffusion rule of the explosive concentration cloud of methane was obtained, which could provide theory reference for risk assessment, safe operation and management of buried natural gas pipelines.%针对埋地天然气管道泄漏扩散问题，采用有限体积法，建立埋地天然气管道泄漏扩散模型，在1~7级风场条件下，考虑土壤和大气稳定度对泄漏气体扩散的影响，从安全的角度出发，分析埋地天然气管道泄漏持续扩散情况，得出甲烷爆炸浓度云团在不同风场条件下的扩散规律。
为埋地天然气管道的风险评估、安全运行和管理，事故分析，工程设计以及泄漏后应急措施等提供了参考理论。
管道输送流体数值模拟优化计算方法
管道输送流体数值模拟优化计算方法引言：管道输送流体的数值模拟优化计算方法是一项重要的技术，它可以用于优化设计管道输送系统，提高输送效率和降低能耗。
本文将介绍管道输送流体数值模拟的基本原理、方法及其在优化计算中的应用。
一、管道输送流体数值模拟的基本原理管道输送流体数值模拟是通过数学模型和计算方法来模拟管道内流体的运动和特性。
其基本原理包括流体力学方程的建立、网格生成和离散化以及求解算法的选择。
1. 流体力学方程的建立管道输送流体数值模拟的基础是流体力学方程，包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程描述了流体的质量守恒关系，动量守恒方程描述了流体的运动和力的平衡关系，能量守恒方程描述了流体的能量转化和守恒关系。
通过这些方程，我们可以建立描述管道内流体运动的数学模型。
2. 网格生成和离散化为了进行数值计算，需要对管道和流体进行离散化处理。
网格生成是将管道几何形状划分为一系列小的子区域，这些子区域被称为网格。
离散化是将流体力学方程中的连续变量转化为离散形式，通过对网格节点上的变量值进行计算和求解。
3. 求解算法的选择数值模拟的求解算法直接影响计算结果和计算效率。
常用的求解算法包括有限差分法、有限体积法和有限元法等。
根据具体情况选择合适的算法可以提高计算精度和效率。
二、管道输送流体数值模拟的方法管道输送流体数值模拟的方法主要有数值迭代法、时间步进法和修正高斯赛德尔迭代法等。
这些方法可以根据具体问题的要求选择。
1. 数值迭代法数值迭代法包括雅可比迭代法和高斯赛德尔迭代法。
这些方法通过迭代计算来逼近方程的解。
数值迭代法在实际应用中计算效率高，但对于复杂问题可能需要较长的计算时间。
2. 时间步进法时间步进法是一种求解时间相关问题的数值方法。
通过将时间离散化为一系列小的时间步长，可以逐步求解流体力学方程。
时间步进法适用于瞬态问题和非平衡问题的模拟。
3. 修正高斯赛德尔迭代法修正高斯赛德尔迭代法是一种结合了数值迭代法和时间步进法的求解方法。
天然气管道水利计算
400 实时压力降
（KPa）
64.690 335.310
6000 粗糙度
（m）
9.72
0.209 16000
0.1533 三通阻力降
（KPa）
0.00002 粘度（N·S/m2）
0.0000103
天然气管存量计算 管线压力
（MPa）
管线长度
（m）
管径（m） 0.426
壁厚（m） 0.008
管容（m3） 528.10
天然气输气管线管路计算
起始压力P1 末端压力P2
（KPa） （KPa）
雷诺数 Re 640750.69 密度（Kg/m3）
摩擦因数λ 0.014 0.65
瞬时流量
（m3/h）
流速
（m/s）
质量流速 温度 31.58 278
管径 219
Байду номын сангаас
壁厚 5.0
内径
管长 90°弯头阻力降
（m ） （KPa）
（kg/m2· （K） （mm） （mm） （m） s）
流速计算
流 量(m3/h) 10000 流 速（m/s） 13.18405069 运行压力（Mpa） 0.4 管 径（m） 0.219 壁厚（m） 0.005
基本参数 放空量
破口截面积
管道挖坏气损计算 泄漏时间 运行压力 35 （min） （Mpa）
0.38
温度（℃）
5
流速
50
管径
长度
壁厚
管存量
备注
管存量
管存量
小计 置换消耗 合计气损 损失金额
45°弯头阻力降
（KPa）
0.0745 0.2190
）
金额（元） 136334.176
天然气管网仿真分层计算方法
第50卷第1期工程设计随着经济的持续发展，我国对能源的需求越来越大[1]。
由于天然气具有高热值、低碳、清洁等优点[2-3]，其消费量逐年增长。
预计到2030年，全国天然气消费量将达到（5500~6000）×108m 3[4]。
出于经济原因，天然气通常通过管道进行大规模输送[5-6]。
通过对天然气管网进行仿真，可以明确天然气在管网内部流动过程中的水热力变化情况，为天然气管网的优化、管理、调度及运行提供技术支持[7-10]。
截至2021年，我国主干天然气管道总里程达到11.6×104km [11]。
天然气管网规模的不断扩大对管网仿真提出了越来越高的要求。
对于大规模天然气管网，采用隐式差分法离散水热力系统得到的代数方程组规模较大。
受限于代数方程组巨大的规模，LU 分解等直接解法的[12]求解速度慢。
童睿康等[13]采用迭代法替代高斯消元法来求解水热力方程组，有效提高了求解速度。
然而，使用迭代法仍要对整个方程组进行求解操作，这对大规模管网来说仍是个较大的挑战。
为提高天然气管网的求解速度与效率，提出了一种管网分层求解的算法。
该算法将管网划分为不同层次的子管网，自下而上传递变量关系式，自上而下传递变量值，最终实现整个管网仿真过程的快速求解。
1管网数学模型天然气管网由管道、阀门、压缩机等元件组DOI ：10.3969/j.issn.1001-2206.2024.01.012天然气管网仿真分层计算方法阎涛1，刘天尧1，王雪莉1，薛向东1，2，康阳1，朱峰11.国家管网集团科学技术研究总院分公司，河北廊坊0650002.西安交通大学软件学院，陕西西安710049摘要：随着用气需求的日益增加，天然气管网的规模逐渐复杂化，管网仿真消耗的计算资源和计算时间亦趋庞大。
对于管网仿真过程中出现的大型代数方程组，结合天然气管网的拓扑结构特征，提出一种分层计算方法，该方法将管网自上而下分解为若干层，每层又包含若干独立的子管网，从而使得每个子管网的计算可以独立执行。
天然气管道不稳定流动数值模拟计算
天然气管道不稳定流动数值模拟计算
郑鹏宇;马群;叶永进
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2015(042)018
【摘要】为了充分认识下游调压阀喘振对上游管道影响规律,文章以济渡站—河舒站天然气输送管道为研究实例,根据天然气管道流动基本方程,建立天然气管道动态仿真数学模型,采用特征线法模拟计算天然气管道不稳定流动.分析下游调压阀喘振引起上游管道内沿线压力、流量变化规律,对比模拟计算结果与现场实验结果.模拟计算结果与实验结果最大相对误差为2％,充分验证了运用特征线法模拟计算天然气管道不稳定流动的正确性和实用性.
【总页数】3页(P31-32,67)
【作者】郑鹏宇;马群;叶永进
【作者单位】重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆401331;重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆401331;重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆401331
【正文语种】中文
【中图分类】TQ
【相关文献】
1.用不稳定流动程序对6102汽油机进气系统的模拟计算 [J], 关伟;袁洪印
2.柴油机两级涡轮增压系统不稳定流动模拟计算的研究 [J], 王振业
3.法库—沈阳天然气管道穿河段工程数值模拟计算分析 [J], 孙磊
4.基于大涡模拟的混流泵不稳定流动数值研究 [J], 张琳;施卫东;张德胜;石磊
5.基于Lighthill声类比理论的喷水推进泵不稳定流动诱导噪声的数值研究 [J], 张德胜;张乃舒;许彬;赵睿杰;高雄发;李宁
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟
埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟王健【摘要】针对埋地天然气管道穿孔泄漏扩散问题，结合有限容积法，利用Gambit2.4建立了天然气管道不同泄漏口径和不同环境温度的 CFD 仿真模型，利用 Fluent6.3分别对不同泄漏口直径（6.35、25.4、101.6 mm）和不同环境温度（0、10、30℃）泄漏工况下，气体在土壤中和空气中扩散规律进行了数值模拟。
研究结果表明，随着泄漏口直径增加天然气危害范围逐渐增大，关闭泄漏管段两端阀门以后，气体扩散危害范围逐渐变小；随着环境温度的升高气体危害范围在竖直方向上有明显增加，在地面处危险区域也增加。
研究结果为城市埋地天然气管道泄漏事故现场人员疏散及安全抢修提供了理论依据。
%To study the diffusion of gas after piercing leakage of buried gas pipeline, combined with the finite volume method, CFD simulation model of the gas pipeline leakage under different leak caliber and different environmental temperature was established based on Gambit 2.4. By using Fluent6.3,gas diffusion rules in soil and air were respectively simulated under different leak caliber (6.35, 25.4, 101.6 mm) and different environmental temperature (0, 10, 30 ℃). The research results show that, with increasing of the leakage hole diameter, gas hazard scope gradually increases. After shutting off the valves at both ends of the leak pipeline, the gas diffusion hazard area gradually decreases. With the increase of environmental temperature, the gas hazard scope in the vertical direction significantly increases, the gas hazard scope on the ground also increases at the same time.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P2494-2496,2499)【关键词】天然气管道;泄漏;扩散;数值模拟【作者】王健【作者单位】新疆油田公司油气储运公司，新疆昌吉 831100【正文语种】中文【中图分类】TQ018随着我国国民经济的不断发展和人民生活水平的提高，天然气的应用得到迅速的发展，燃气作为重要的能源形式之一应用越来越广泛。
5.1管道内燃气流动的基本方程
2024/4/5
21
7.低压管道的基本计算公式4-18ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P L
6.26107
Q02 d5
0
T T0
2024/4/5
22
符号意义
ΔP—管道起点燃气的绝对压力，Pa；
λ—燃气管道的水利摩阻系数；
Q0—燃气管道的计算流量，Nm3/h； d—燃气管道的内径，m；
ρ0—标准状况下燃气管道的密度， kg/Nm3；
5.低压燃气管道基本计算公式：
P
P1
P2
1.62
2
Q02 d5
0
P0 Pm
T T0
Z Z0
L
0.81
Q02 d5
0
T T0
Z Z0
L
2024/4/5
19
6.高、中压管道的基本计算公式
考虑城市燃气管道的压力一般都在 1.6MPa以下，Z≈Z0=1,则
中高压管道的计算公式变为：
P12
P22 L
W
0.226
2024/4/5
40
3.紊流区—⑵专用公式
对于新铸铁管，当 W 2.7 106 时
采用式4-30
K1
0.75 d 0.284
0.55 106
W
0.284
2024/4/5
41
3.紊流区—⑵专用公式
③尼古拉兹公式
当
9
Re 597 d 8 时，采用4-31
1
2
2
lg
第一节 管道内燃气流动的基本方程式
一、不稳定流动方程式 二、稳定流动方程式 三、燃气管道的摩擦阻力系数
2024/4/5
1
方程组
高压天然气管道泄漏扩散CFD数值模拟
ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｙ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ，ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ．Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｕ ｂｉ ｎｇ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｎ ｄ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｏ ｎ ｇ ａ ｓ ｌ ｅ ｋａ ａ ｇ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ —
ｔ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｇ ｓ ａ ｄ ｉ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｅ ａ ｏ ｆ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｇ ａ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｎａ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｖ ｉ ａ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｎｅ ａ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｌ ｅ ｓ ．
２ ０１ ５Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ
２ ０１ ５ Ｎｏ ． ５
第 ５ 期
Ｐｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕｅ
高压 天然 气 管 道 泄 漏 扩 散 Ｃ Ｆ Ｄ数 值 模 拟