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LNG气化站气相管道天然气泄漏扩散的数值模拟与分析

作　者: 司凡
导　师: 刘文斌
学　校: 华中科技大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: LNG气化站气相管道泄漏扩散数值模拟
分类号: TE88
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 28次
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内容摘要

近年来，随着国际天然气市场的快速发展，我国天然气市场发展已经进入黄金期。其中液化天然气（LNG）行业是天然气领域中的一个重要组成部分。近几年，随着国内LNG气化站的广泛推广与应用，对其建设与安全运行管理的要求越来越高。本文对LNG气化站内气相管道天然气泄漏扩散过程进行了数值模拟分析，得到一些有意义的结论。本课题利用气体射流理论、传热传质学等理论分析结合数值模拟研究方法，在已有研究成果基础上以实际工程为背景提出具体研究方案。利用Fluent、Tecplot软件进行模型建立及模拟结果后处理。结合浓度场和速度场分析了泄漏孔径、风速大小、泄漏方向、障碍物分布、泄漏源位置五种因素对天然气泄漏扩散的影响。通过模拟结果分析，得出以下结论：泄漏孔径越大，同气体浓度边界范围分布越广，且喷射速度随距离增加而减小的趋势越平缓；随着风速的增加，天然气的喷射距离呈现先增大后减小的趋势；由于是轻质气体，横向泄漏时比竖直泄漏所形成的近地面危险区域较大；障碍物数量越多对气体扩散的局限作用越强，泄漏孔距离障碍物越远，障碍物迎风面对天然气的阻挡作用越明显；泄漏位置不同时，由于周边环境不同，气体扩散范围不同。这些结论不仅可以指导厂站的安全性工作，而且对今后该方面课题更深程度的研究提供了有价值的理论支持。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 研究方法及主要内容  12-14
2 天然气泄漏扩散理论与模型  14-27
  2.1 气体紊动射流理论  14-15
  2.2 气体流动基本控制方程  15-19
  2.3 气体泄漏模型分析  19-26
  2.4 本章小结  26-27
3 管道天然气在大气中泄漏扩散的分析  27-33
  3.1 管道天然气在大气中的泄漏扩散过程  27
  3.2 管道天然气泄漏扩散的影响因素  27-28
  3.3 天然气厂站气相管道泄漏特点  28-29
  3.4 气相管道天然气泄漏扩散模拟方案  29-32
  3.5 本章小结  32-33
4 气相管道天然气泄漏扩散的数值模拟  33-42
  4.1 天然气扩散基本方程  33-34
  4.2 三维模型的建立及网格划分  34-37
  4.3 计算模型及运行环境的选择  37-38
  4.4 天然气泄漏率的计算  38-39
  4.5 边界条件的设置  39-40
  4.6 求解控制参数的设置及条件初始化  40
  4.7 本章小结  40-42
5 数值模拟结果分析  42-68
  5.1 孔径对泄漏过程的影响分析  42-46
  5.2 风速对泄漏过程的影响分析  46-53
  5.3 泄漏方向对泄漏过程的影响分析  53-56
  5.4 障碍物对泄漏过程的影响分析  56-61
  5.5 泄漏源位置对泄漏过程的影响分析  61-65
  5.6 模拟结果的安全性指导意义  65-67
  5.7 本章小结  67-68
6 结论与展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-73

LNG气化站气相管道天然气泄漏扩散的数值模拟与分析

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