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中国土木工程学会燃气分会会刊
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基于CFD埋地燃气管道泄漏三维数值模拟

论文作者刘敏鸿1，刘成良1，翁韦强1，宋长景2杂志期数2022年5月刊
关键词中压燃气管道；泄漏扩散；数值模拟；体积分数
作者单位（1.华润燃气（郑州）市政设计研究院有限公司，河南郑州450006；2.西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都610000）
以城镇中压燃气管道与周围土壤、地表为研究对象，基于计算流体力学理论，采用数值模拟方法，建立了燃气管道泄漏三维扩散模型，分析城镇燃气管道在不同地表（水泥地表、土壤地表）和不同泄漏压力（0.4 MPa、0.3 MPa、0.2 MPa）下的泄漏扩散特征。研究结果表明：小孔泄漏扩散一段时间后，土壤地表和水泥地表条件下，地表监测点体积分数增长速度呈逐渐减小趋势且趋于平衡，土壤地表扩散2.0 h的甲烷体积分数远小于水泥地表条件。z=2.0 m平面与y=2.0 m平面交线及z=2.0 m平面与x=2.0 m平面交线在2.0 h的甲烷体积分数分布基本相同，均随压力增大而增大。水泥地表条件下甲烷体积分数整体高于土壤地表。交线中点位置的甲烷体积分数最高且土壤地表与水泥地表差异较小。随着管道上方z轴坐标增加，土壤地表的最大爆炸半径逐渐减小，水泥地表的最大爆炸半径逐渐增大，水泥地表随泄漏压力的变化幅度较土壤地表小。压力对燃气管道泄漏扩散形态影响较小；甲烷泄漏初期受地表条件影响小，在泄漏发展期和中期，水泥地表条件下土壤内甲烷扩散速度和范围更大。
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