埋地输油管道在不同季节泄漏的三维数值模拟

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地面输油管道泄漏流散数值模拟

地面输油管道泄漏流散数值模拟

地面输油管道泄漏流散数值模拟史晓蒙;吕宇玲;杨玉婷【摘要】针对库区地面输油管道发生泄漏后油品流散行为的不确定性,建立了地面油品泄漏流散的三维CFD仿真模型,模拟了不同管道运行压力和不同泄漏孔径下油品在地面上的流散过程,得到了油品扩展速度关于泄漏流量的关系式和流散面积关于管道压力、泄漏孔径、流散时间的偏微分方程组。

结果表明:流散面积随管道压力增大呈线性函数增大;流散面积随泄漏孔径呈三次函数变化,先减小后增大;在泄漏的开始阶段,流散面积随泄漏时间的变化随管道压力呈线性增长,在扩展达到稳定时,扩展速度随泄漏流量呈指数函数增大。

%Aiming at the uncertaintyof oil spread behavior after leakage of groun d oil pipeline in oil depot , a three-dimen-sional CFD simulation model for the spread of leaking oil on the ground was developed .The spread processes of oil on the ground under different operating pressures and leakage hole diameters of the pipeline were simulated , and the relationship be-tween the oil spread velocity and leakage flow rate was obtained , as well as the partial differential equations of the spread area with respect to the operating pressure , the leakage hole diameter and the spread time .The results showed that the spread area increases linearly with the increase of the operating pressure , and it presents a cubic function with the leakage hole diameter , which firstly decreases and then increases .In the initial stage of leakage , the spread area increases rapidly with the increase of the leakage time and the operating pressure , and when the expansion reaches thestable stage , the spread velocity increases exponentially with the leakage flow .【期刊名称】《中国安全生产科学技术》【年(卷),期】2017(013)001【总页数】7页(P90-96)【关键词】输油管道;泄漏;扩散范围;数值模拟【作者】史晓蒙;吕宇玲;杨玉婷【作者单位】中国石油大学华东储运与建筑工程学院,山东青岛266580;中国石油大学华东储运与建筑工程学院,山东青岛266580; 山东省油气储运安全省级重点实验室,山东青岛266580; 青岛市环海油气储运技术重点实验室,山东青岛266580;中国石油大学华东储运与建筑工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】X937;TE880 引言随着大型油库数量越来越多,储罐和输油管道受到腐蚀、高压及外力破坏等作用,库区泄漏事故时有发生[1-2]。

冬季埋地管道原油泄漏及土壤温度场数值模拟计算

冬季埋地管道原油泄漏及土壤温度场数值模拟计算

第21期邵慧龙,等:冬季埋地管道原袖泄漏及土壤温度场数值糢拟计算.177 .冬季埋地管道原油泄漏及土壤温度场数值模拟计算部慧龙,徐洪军%屈成亮(吉林化工学院,吉林吉林132000)摘要:文章利用CFD模拟计算软件,建立了冬季埋地管道泄漏模型,应用流固耦合相变数学模型,对冬季冻土热油管道正上方和正下方 泄漏前后土壤温度场变化以及油品在土壤中的扩散规律进行数值模拟。

研究表明:由于油温,管道泄漏前管道周围的土壤会升温,从而 有一稳定的温度场;当管道泄漏后,温度场遭到破坏,同时受到土壤低温的影响,泄漏前端的油品会很快降温,达到凝点,并且出现了多 种形态的凝油层,使原油扩散速率下降,土壤热影响变化逐渐趋于稳定。

泄漏位置不同,土壤中原油分布差异较大,温度也有所区别。

关键词:冬季埋地管道;泄漏;温度场;原油扩散中图分类号:TQ015.9 文献标识码:A 文章编号:1008 -021X(2017)21 -0177 -04Numerical Simulation of Oil Leakage and Soil Temperature Field of Buried Pipeline in WinterShao Huilong^Xu Hongjun*,Qu Chengliang(Jilin Institute of Chemical Technology,Jilin132000,China)Abstract:Using CFD numerical simulation software,this paper established the winter buried pipeline leakage model,application of fluid- solid coupling mathematical model of phase change of frozen winter hot oil pipeline leakage directly above and below the variations of soil temperature field before and after,and the diffusion rule is used to numerically simulate the oil in the soil.The study shows that the soil around the pipeline will heat up due to the oil temperature,thus having a stable temperature field.Damage after the pipeline leakage,temperature field,under the influence of soil temperature at the same time,the front oil leakage quickly cooling,reach the freezing point,and a variety of condensate reservoir,in the form of crude oil diffusion rate,the soil heat affected gradually stabilized.The location of the leakage is different,the oil distribution in soil is different,and the temperature is different.Key words:frozen soil buried pipelines;leakage;porous media;temperature field crude oil diffusion目!前,我国多数管道已经试用近30年,存在一定的安全隐患,随着管道的持续使用,腐蚀、环境因素、磨损等众多道素都可能导致管道泄漏,不仅对环境污染,给人们生活带来不便,同时也带来了巨大的经历损失,因此,要重视管道泄漏何题,制定合理的检测方案。

埋地输油管道泄漏对大地温度场影响数值模拟(1)

埋地输油管道泄漏对大地温度场影响数值模拟(1)
第 40 卷第 3 期 2011 年 3 月
当 代 化 工 Contemporary Chemical Industry
Vol.40,No.3 March,2011
模拟与计算
埋地输油管道泄漏对大地温度场影响数值模拟
高雪利,马贵阳,高忠杰
(辽宁石油化工大学石油天然气工程学院, 辽宁 抚顺 113001)
Numerical Simulation for Effect of Underground Pipeline Leakage on the Earth Temperature Field
GAO Xue- li, MA Gui-yang, GAO Zhong-jie
(School of Oil and Gas Engineering , Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China) Abstract: The pipeline leak can cause fluid energy transfer, and the seepage field has great impact on temperature field. In this paper, coupling effect of seepage field and soil temperature field was analyzed. Heat transfer mathematic model in porous medium on account of fluid-solid coupling effect around pipeline leak points was established by the finite volume method, the reasonable boundary conditions were defined, numerical calculation was carried by SIMPLE numerical algorithm. Change rule of temperature field before and after pipeline leak was gained. The results show that: after pipeline leak, within certain time, the earth temperature field near the pipeline fluctuates obviously ; along with continuation of leakage time, the temperature field in the area gradually tends to steady. Through laying fiber-optic sensors around the pipeline, pipeline leak check can be realized by distributed optical fiber temperature sensor technology. Key words: Distributed sensing technique; Optic fiber temperature sensor; Leakage; Porous media; Temperature field

埋地原油管道油品泄漏扩散三维数值模拟

埋地原油管道油品泄漏扩散三维数值模拟
Ab s t r a c t : I n o r d e r t o e v a l u a t e t h e h a z a r d r a n g e o f l e a k a g e i n b u i r e d c r u d e o i l p i p e l i n e ,t h e p h y s i c a l mo d e l a n d
文章编号 : 1 6 7 3— 1 9 3 X( 2 0 1 5 ) 一 0 6— 0 1 3 2— 0 5
埋地 原 油 管 道 油 品泄 漏 扩 散 三维 数值 模 拟
姚 志 强
( 中国安全生产科学研究 院 , 北京 摘 1 0 0 0 1 2 )
要: 为 了评估埋地原油管道泄漏 的危 害范 围, 以原油管道泄漏事故为研究对 象 , 采 用计算流体
YAO Zh i - q i a n g
( C h i n a A c a d e m y o f S a f e t y S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , B e r i n g 1 0 0 0 1 2 ,C h i n a )
Thr e e— — d i me ns i o n a l nu me r i c a l s i mu l a t i o n o n l e a ka g e a nd d i fus i o n o f o i l i n b ur i e d c r ud e o i l p i pe l i ne
化规律 , 在无法检测扩散深度的情况下可 根据扩散宽 度进行粗 略估算 , 大体确 定事故泄 漏扩散 范 围, 可以为事故处置提供参考 , 提高事故 的应急控制能力。

埋地输油管道在不同季节泄漏的三维数值模拟

埋地输油管道在不同季节泄漏的三维数值模拟

埋地输油管道在不同季节泄漏的三维数值模拟
李泽;马贵阳
【期刊名称】《北京石油化工学院学报》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】建立了埋地输油管道周围土壤多孔介质的三维流固耦合数学模型,利用FLUENT 软件分别模拟了管道在不同季节泄漏前后大地温度场的变化情况及泄漏油品在土壤中的分布规律。

结果表明:泄漏前,由于不同季节地表及土壤的初试温度不同,管道周围大地温差场分布明显不同。

泄漏后,热油对夏季管道上下温度场影响范围较大,则对冬季管道两侧温度场影响范围较大。

泄漏量相同,油品在土壤中分布情况不同。

【总页数】6页(P39-44)
【作者】李泽;马贵阳
【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺 113001
【正文语种】中文
【中图分类】TE832
【相关文献】
1.埋地输油管道泄漏渗流数值模拟 [J], 高雪利;马贵阳
2.埋地输油管道泄漏三维数值模拟 [J], 李泽;马贵阳
3.埋地输油管道泄漏影响区内大地温度场的数值模拟 [J], 杜明俊;马贵阳;高雪利;
张大伟
4.西北地区埋地输油管道泄漏三维数值模拟研究 [J], 李林
5.埋地输油管道泄漏对大地温度场影响数值模拟 [J], 高雪利;马贵阳;高忠杰
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不同油品管道泄漏的数值模拟

不同油品管道泄漏的数值模拟
Ab s t r a c t : I n v i e w of t he p r o bl e m of di f f e r e n t o i l pi pe l i ne s l e a k a ge, us i n g t he f i ni t e v o l um e m e t h od t O b ui l d t he t h r e e di me n s i ona l f l o w a nd ma s s t r a n s f e r m at h em a t i c a l m od e l of t he s oi l p o r o us me d i a a r oun d u nd e r g r o un d p i p e l i ne,b y t he CFD s of t t o nu me r i c a l s i mu l at e t h e r a n ge o f di f f e r e nt o i 1 di s t r i bu t i on of un de r gr ou nd a n d t he e a r t h’ S s u r f a c e whe n p e t r o l ,di e s e l f u e l o r
N um e r i c a l Si m ul a t i o n o f Di f f e r e n t Oi l Pi pe l i n e Le a ka ge
Li Ze,M a Gu i y a ng
( Sc h o o l o J Me c h a n i c a l En gi n e e r i n g, Li a o ni n g S h i h u a Un i v e r s i t y, Fu s h u n Li a o n i n g 1 1 3 0 0 1 , Ch i n a)

城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场数值模拟

城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场数值模拟城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场数值模拟引言:随着城镇化进程的加快,天然气已经成为我国的主要能源之一。

然而,燃气管道的泄漏事故时有发生,给城镇居民和环境带来了巨大的安全隐患。

因此,研究燃气泄漏的扩散规律,对于提高城镇燃气管道的安全运行具有重要意义。

本文将通过数值模拟,探究城镇埋地燃气管道泄漏扩散时的流场特性及影响因素。

方法:本研究采用计算流体力学(CFD)方法,建立了城镇埋地燃气管道泄漏扩散的数值模型。

模拟计算采用了RANS(Reynolds Average Navier-Stokes)方法,通过对流动场和浓度场的计算,获得了泄漏气体的流场特性及浓度分布。

在模拟中,考虑了多重因素对泄漏扩散行为的影响,包括环境风速、管道周围建筑物的遮挡效应和地面粗糙度等。

结果:模拟结果显示,泄漏气体在管道附近形成了一个较为明显的流动区域。

在周围建筑物遮挡的情况下,这个区域明显受到了阻碍,泄漏气体扩散速度较慢。

与此同时,环境风速的增加对泄漏扩散具有显著影响,较高的风速会加速泄漏气体的扩散。

地面粗糙度也会导致泄漏气体的速度下降,但其影响相对较小。

讨论:城镇燃气管道泄漏扩散的流场特性与泄漏源的位置、周围建筑物的布局以及环境风速等因素密切相关。

在设计和建设燃气管道时,应充分考虑以上因素,减少泄漏事故的发生可能性。

此外,合理的安置泄漏检测装置和应急处理设施,对于及时发现和应对管道泄漏具有重要意义。

结论:通过数值模拟,我们可以模拟城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场特性,并揭示了多个因素对泄漏扩散的影响。

这些结果对于提高城镇燃气管道的安全性具有重要意义。

在今后的研究中,可以进一步考虑更多的因素,提高数值模拟的精度,并结合实地观测数据进行验证,以更好地指导管道设计和安全管理工作通过数值模拟研究,我们成功获得了城镇埋地燃气管道泄漏气体的流场特性和浓度分布。

结果显示,在考虑多重因素的情况下,包括环境风速、周围建筑物的遮挡效应和地面粗糙度等,泄漏气体在管道附近形成了一个明显的流动区域。

寒区地下输油管道泄漏热影响区域温度场数值模拟

对流层
( ) ( ) ( ) + + 一 + + l () ( c1l ) l D 4
能 量 守 恒 方 程
式 中 为流 体微元 体 上 的压力 ; 为动 力粘 度系 数 。
l, +1 T + T ( , 一 J

l(T+pl “D , ) 1 /
n mis 计 算 软 件 对 三 维 非 稳 态 温 度 场 进 行 a c)
2 地 下 管 道 泄 漏 数 学 模 型 的 建 立
()控 制万程 的建 立 。任伺 流动 l 1 司题 郡 必 须 满
数 值模 拟运 算 ,并分析 比较 模 拟温度 场模 拟
结果 。理论 分析表 明, 用计 算 流体 动力 学软
管 道 泄 漏 温 度 场 的基 础 性 研 究 是 管 道 检 测 必 须
式 中 J 密度 ; 为时 间 ; 0 为 t “为速 度矢 量 ; 、 叫 为 “ 和
速 度 矢 量 “在 、 Y和 z方 向 的 分 量 。 动 量 守 恒 方 程
解决 的技术 前 提 ,在 埋地 管道 大地 温度 场方 面 ,国 内外 许多学 者进 行 了相关 研究 。本 文在 前人 研究 基
维普资讯
油气 田 地 面 工 程 第 2 卷 第 6 7 期 ( 0 8 6 20. )
3 1
寒区地下输油管道泄漏热 影响 区域温度场 数值 模拟
庞鑫峰 ( 大庆油田工程有限公司)
摘要 :对 地 下 管道 泄 漏 进 行 传 热 分 析 , 建 立 地 下 管 道 泄 漏 三 维 物 理 模 型 , 通 过 简化

( ) ( ) ( ) + + 一 + + zl ) () (“ c1 D “ 2

埋地弯管不同位置泄漏的三维数值模拟


Thr e e— — d i me ns i o na l nu me r i c a l s i mu l a t i o n o n l e a k a g e i n d i fe r e n t p o s i t i o n s o f un d e r g r o un d be n i ng d p i p e l i ne
l e a k a g e,t h e t e mp e r a t u r e ie f l d s o f g r o un d a r e b a s i c ll a y t he s a me un d e r di fe r e n t c o nd i t i o n s ,a nd a f t e r t h e l e a k a g e, t h e c ha n g e o f t e mpe r a t u r e ie f l d s a n d t h e o i l di s t r i bu t i o n s i n t he s o i l a r e o b v i o us l y d i f f e r e n t u n de r d i f f e r e n t c o n di - t i o n s .I t i s f e a s i b l e t o d e t e c t t h e p i p e l i n e l e a k a g e b y u s i n g t h e t e c h no l o y g o f d i s t r i b u t e d ib f e r o p t i c t e mp e r a t u r e s e n —
Abs t r a c t: A t h r e e d i me n s i o na l ma t h e ma t i c a l mo de l o f lu f i d . s o l i d i n t e r a c t i o n i n t h e s o i l a s a ki n d o f p o r o us me d i a a — r o u n d un d e r g r o u n d pi p e l i n e wa s e s t a b l i s he d b y u s i n g t he in f i t e v o l u me me t h o d.By t h e CF D s o f t wa r e,t he c h a n g e o f ro g un d t e mp e r a t ur e be f o r e a n d a f t e r t h e l e a k a g e i n d i f f e r e n t p o s i t i o n s o f un d e r g r o un d b e n d i n g p i p e l i n e a n d t h e di fu —

埋地热油管道启输过程土壤温度场三维数值模拟


Ab ta t sr c : Thr oug he u e o i t l m e e ho h t s ffnie e e ntm t d,t e hr e— di e ina m nso lnum e i a i u a in bo oi t m pe a ur il f rc lsm l to a uts l e r t e fe d o
Thr e— Di e so a um e ia m u a i n o i Te pe a ur ed A r u e m n i n lN rc lSi l to n So l m r t e Fil o nd U n r o d H otO i Pi ln sD u i g t ur e o a tn r n po t t0 de gr un l pei e rn he Co s fSt r i g T a s ra i n
Fus n Li o n hu a ni g 1 00 13 1,P. . R Chi a) n
R e e v d o e b r 2 8;r v s d Oco e 00 c i e 27 N v m e 00 e ie 9 t b r 2 9;ac e e 1 t b r20 c ptd 2 Oc o e 09
w h n t e p r t r t e a ig e a e het m e a u e of he pr he tn m di was fe e . T h e u t ho dif r nt e r s ls s w t t nc e sn t m e i t m pe a ur c n ha i r a i g he d aS e rt e a a he e t r p e e tn c ive a b te r h a i g,buti t e pe a ur sov r icr a e he r s tw ilno r e t f he t m r t e i e n e s d t e ul l tbe pe f c . Ke r s: U nde gr und pi ln s;Soi t pe a ur il N u e ia alu a i y wo d r o pei e l em r t e fe d; m rc lc c l ton; St ri g tan po t to a tn r s r a in;Pr he tng e ai
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规律。
1 计 算 模 型
1 . 1 管 道 泄 漏 物 理 模 型
针 对埋 地管 道 在 不 同季 节 泄 漏 问题 , 建 立 管 道及 周 围土 壤 区域 的 三 维 物 理 模 型 , 如图 1
收 稿 日期 : 2 0 1 4 — 0 6 — 0 1 作者简介 : 李泽( 1 9 9 O 一) , 男, 在读 硕士 , 研 究 方 向 为 管 道 泄 漏周 围土壤传 热 问题 , E — ma i l : 1 3 7 5 3 1 0 8 1 @q q .o o m; 马 贵 阳 ( 1 9 6 5 一) , 男, 博士 , 教授 , 主 要 从 事 计 算 流 体 力 学 及 多 孔 介 质 传热传质的研究 。
义 。分 布式光 纤 温度 传感 技术 是根 据 管道 泄漏 前 后周 围温 度 场 变化 为依 据 的检 测 技 术 , 具 有 精度 高 、 自适 应能 力 强 、 数 据读 写 和传 输速 度快
等优 点 , 是检 测技 术 的主要 研 究方 向 , 应用前 景 广泛 l 】 ] 。许多 学 者 已经 对 管 道 泄 漏 周 围土 壤 温度 场 进 行 了数值 模 拟 , 但 主要 都 集 中在 二 维
中 图分 类 号 : T E 8 3 2 文献标志码 : A
埋 地 管 道 在输 送 油 品行业 占主要 地 位 , 具 有安 全 、 经济 、 环保 等优 点 , 但 近几年 , 由于管 道 的增 多 、 管 龄 的增 长 及 自然 或 人 为 等 因 素 的影
所 示 。对埋 深 h , 管 径 为 D 的原 油 管 道 周 围 L ×H ×W 的土 壤 区域 进 行 数 值 模 拟 , 对 该模 型
第 2 3卷
第 1期
北 京石 油化 工学 院学 报
J o u r n a l o f Be i j i n g I n s t i t u t e o f
Pe t r o — c he mi c a l Te c h no l og y
Vo1 . 2 3 N0 .1
模 拟 了 管 道 在 不 同季 节 泄 漏 前 后 大 地 温 度 场 的变 化 情 况 及 泄 漏 油 品在 土 壤 中 的 分 布 规 律 。结 果 表 明 : 泄漏前 , 由 于不 同 季 节 地 表 及 土 壤 的初 试 温度 不 同 , 管 道 周 围 大 地 温 差 场 分 布 明 显 不 同 。泄 漏 后 , 热 油 对 夏季管道上下温度场影 响范围较大 , 则 对 冬 季 管 道 两 侧 温 度 场 影 响 范 围较 大 。泄 漏 量 相 同 , 油 品 在 土 壤 中分布情况不 同。 关键词 : 不 同 季 节 ;埋 地 管 道 ;泄 漏 ;数 值 模 拟物 理 模 拟
1 . 2 数学模 型
1 . 2 . 1 三维 流 固耦合 换 热模 型 土 壤是一 种 多孔 介质 , 具有 孑 L 隙度 , 有 很好 的储 容 性 , 即多 孔介 质储 存 和容纳 液体 的能 力 。
当埋 地 管道 发 生 泄 漏后 , 管 内大 量 高温 流 体 会
M a r . 2 O1 5
2 0 1 5年 3月
埋 地 输 油 管 道 在 不 同季 节 泄 漏 的三 维 数值 模 拟
李 泽 , 马 贵 阳
( 辽 宁 石 油 化 工 大 学 石 油 天 然 气 工 程学 院 , 辽 宁抚 顺 1 1 3 0 0 1 )
摘要 : 建 立 了 埋 地 输 油 管 道 周 围 土壤 多孔 介 质 的 三 维 流 固耦 合 数 学 模 型 , 利用 F L UE NT 软 件 分 别
以确 保 能 更好 捕 捉 到 温 度场 的变 化 情况 , 如 图 2所示 。主要 研 究 管 道 孔 泄漏 , 由于 大 地 自身 存 在一 定 的温度 场 , 且 管道 散 热 对距 离 地 面 一
定深 度 处 影 响很 小 , 在 此 深 度 温 度 常 年 变 化 低
于 1℃ , 可近 似认 为是 恒温 层 , 距 埋 地管 道水 平 径 向一定 距离 处 , 管道 散热 对此 处影 响特 别小 , 可定 义 为绝热 面 ( 无热 量 交换 ) 。
采用 正 四面体 和 正六 面体 混合 型体 网格进 行 划 分, 由于 管壁 及 泄 漏 口附近 的 温 度梯 度 变 化 较
大, 所 以管道 及泄 漏 口附近 网格 应该 加密 划分 ,
响, 管道 泄漏 事故 时有 发生 。因此 , 科 学合理 地
制定 埋地 管道 泄 漏检 漏方 案具 有重 要 的现 实意
4 0
北 京 石 油 化 工 学 院 学 报 直径 , mm。 1 . 2 . 2 边 界 条 件
2 0 1 5 年第 2 3卷
( 1 ) 在 Y一0处 , 一
一h( T ) , h—
U>
1 1 . 6 3 +7 . 0 , / 7, T为 土壤 温度 , K; 为环 境 温
度, K; 为 土壤 导 热 系数 , h为 空 气 自然 对 流
换 热系数 , W/ ( m。・ K) ; C为 风 速 , m/ s 。
( 2 ) 在z 一寺或 z 一一古, 3 3 。 + 。 ≥R 处,
OT
— O。
图 2 管 道 泄 漏 三维 网格 模 型
渗漏 剑 周 围土 壤 甲, 从 『 『 I 1 臂 追 泄漏 点 附 j 扛
模拟 , 只 研 究 了泄 漏 后 管 道径 向温 度 场 的变 化
情 况及 油 品分 布 情 况 。笔 者 借 助 C F D模 拟 软
件, 建立 管道 泄漏 三 维数 学模 型 , 分 别 模拟 了管
道 在不 同季 节 发 生泄 漏 , 管道 周 围径 向及 轴 向 温 度场 变化 情况 及 泄漏 油 品在土 壤 中分布 扩散
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