天然气长输管道泄漏工况数值模拟

针对无风和有风情况下埋地天然气管道的管状扩散和渗透扩散泄漏过程建立了物理数学模型,使用Gambit软件对模型进行网格划分,运用计算流体软件Fluent进行数值模拟,研究了两种泄漏过程在不同时刻的扩散区域和安全避让区域,以及土壤渗透率对天然气泄漏扩散区域和浓度分布的影响。结果表明：天然气泄漏在有风情况下对地面扩散的影响更大,当风速增大到一定程度时,仅在泄漏口上风向存在安全区域;泄漏天然气穿过土壤层后剩余速度的大小决定了扩散高度、范围和气流形态,相对低渗透土壤,穿过高渗透率土壤层的天然气在空气中形成的扩散区域更大,扩散高度更高,但后期两者扩散范围基本相同。（图8,参10）     

气液两相流瞬变流数值模拟研究

根据双流体模型建立了气液两相流瞬态水力学模型,对数学模型进行了特征化分析,利用模型方程的特征值和左特征向量将偏微分方程组转化为常微分方程组。以预估-校正法为基础,采用差分特征线算法进行数值求解,并编制了相应的程序。在大型多相流试验环道上进行了气量快速增加和减小的试验,计算值与试验值的比较结果表明,算法的收敛性和稳定性很好,程序较好地预测了气相流量瞬变过程中的压力和含气率的变化,能够分析瞬态流动过程中各参数的变化。     

多相混输瞬态模拟技术研究

研究了多相混输瞬变流动的数学模型,分别介绍了双流体模型、漂移流动模型和无压波模型的表现形式、边界条件和数值计算方法,并将实测数据与三种模型的计算结果进行了比较。     

天然气长输管道管输价格模型

结合用户预约容量和管输成本费用构成的特点,确立了符合天然气长输管道的管输价格模型.在吸收国外管输成本费用分配和收取方式的同时,考虑了长输管道运行规律以及照付不议合同的效应.根据西气东输工程2008年相关数据,分析了2月份各分输站区段和上海地区不同类型用户承担管输价格的差异,为中国天然气长输管道管输价格的制定提供了借鉴.     

管道泄漏水力瞬变模拟研究

当管道某处突然发生泄漏时，泄漏处将出现瞬态压力突降，形成一个负压波，并以一定的速度向管道上、下游两端传播。根据泄漏产生负压波的原理，利用VB语言编写了泄漏水力特性分析程序。以设定的管道为例，分析了因泄漏引起的水力瞬变特性，分析结果可以为准确定位泄漏点提供帮助。     

基于直管道的湿煤灰两相流数值模拟

基于欧拉模型,利用FLUENT软件对直管湿煤灰固液两相流进行了数值模拟,通过改变水灰体积配比,分析不同体积比的管道流速和压强。研究发现,水灰比体积配对直管流体流动影响较大:煤灰的体积分数从10%增大到40%的过程中,运输的效率越来越高;但体积分数增加到50%及以上时,出现"堵塞"现象,效率下降;煤灰体积分数为40%时管道流体流动效率最佳。     

幂律流体偏心环状管流的数值模拟

根据流体力学N-S方程对层流的描述,结合力学理论,对幂律流体偏心环状管流的界面提出了严密而科学的界面耦合条件,得到了完整描述幂律流体偏心环状管流的适定的偏微分方程组.通过计算机数值模拟,发现了幂律流体偏心环状管流的流动规律,具有重要的工程应用价值,可为管道设计提供参考.     

MacCormack算法在长输管道瞬变流动仿真中的应用

为了提高长输管道仿真精度和速率,基于MacCormack格式基本原理和流动方程建立了长输液体管道水力瞬变流动仿真模型。以某管道为例,分别采用该仿真算法和特征线法模拟了阀门关闭和流量增加引起的瞬变流动,并探讨了MacCormack格式中不同边界条件处理方法及Courant常数值对模拟结果的影响。结果表明:MacCormack格式可用于精确仿真长输管道瞬变流动过程,采用特征线法求解预估层边界参数后,其振荡幅度、收敛速度均优于特征线仿真方法;同时,采用特征线法处理MacCormack格式边界条件较线性外插法更易收敛。研究成果可为长输管道瞬变流动仿真提供参考。(图8,表2,参22)     

圆管分层流的数值模拟

从流体力学中的N－S方程出发，建立了圆管两相分层层流的流动数学模型。通过两相分层层流相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，得到了一组完整描述两相圆管分层流的数学方程。通过数值求解分层流的数学方程，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用圆管两相分层流的流动规律，可以实现高粘流体的高效率输送。     

管道入口段雾化加注天然气减阻剂的数值模拟

采用数值模拟的方法研究天然气管道减阻剂的雾化加注过程,首先对气体管道入口段的稳态流场进行模拟,得到收敛的气流场,再将减阻剂作为一系列离散相雾滴从入口喷嘴注入后进行耦合计算,分析各雾化条件对雾滴索泰尔平均直径（SMD）及其在入口段管壁上吸附特性的影响。模拟结果表明：喷雾压差、喷雾流量、喷嘴直径和喷射角度是影响天然气管道减阻剂减阻效果和减阻距离的关键因素。喷雾压差越大,喷雾流量越小,雾滴的SMD越小,越容易吸附在入口段的管壁上;喷嘴直径和喷射角度对雾滴的SMD影响不大,但喷射角度较小时,雾滴能被气流携带更长距离。研究成果可为天然气减阻剂的工程应用提供一定的理论指导。（图6,表5,参17）。     

燃气长输管道动态模拟及未段储气研究

输气管道的发展方向是大管径、高压力、长距离和调峰要求高,迫切需要对输气管道不稳定流动进行研究。基于流体力学基本原理推导的连续性方程、动量方程、能量方程以及SHB-WR真实气体状态方程,建立了燃气长输管道不稳定流动数学模型,采用隐式中心有限差分法编制了该模型的通用数值计算程序,结合哈—依燃气管道工程,将计算结果进行了整理、分析和验证,并在此基础上,对燃气长输管道末段储气量进行了研究。     

输气管道摩阻系数研究进展

列出了国内外公开发表或已进入现场应用的紊流摩阻系数计算公式,总结出研究摩阻系数、雷诺数与粗糙度关系式的几种实用方法,并通过理论推导和四川油田现场数据得出分别适用于光滑管、部分粗糙管和完全粗糙管的摩阻系数计算公式。用另外测量的现场数据比较这些公式与Panhandle公式的精度,结果表明,前者比后者的平均误差至少小9%。     

基于CFD模拟的输气管道阀门流噪声仿真

将输气管道中的气体流经阀门时的流场在CFD (Computational Fluid Dynamics)软件中进行三维仿真模拟,建立了输气管道阀门流噪声的产生模型.对气体流经阀门的流场进行稳态模拟和瞬态模拟,结果表明:湍流中的流体脉动(如压力、速度脉动)是流体流噪声产生的根本原因.将模拟仿真得到的阀门流场分布通过Lighthill波动方程转换得到偶极子声源,从而对阀门管段进行流体噪声分析,得到阀门流噪声产生、传播、衰减规律.通过试验对仿真模拟得到的阀门声场进行验证,表明了利用Fluent软件对气体流经阀门的流场和声场进行模拟仿真的可行性.研究成果可为输气管道音波法泄漏检测提供技术支持,为输气管道阀门噪声控制方法的制定提供理论依据.     

海底天然气管道多相流动与腐蚀状况分析

为全面了解某海底天然气管道的运行状况,保证天然气海管的安全运行,通过建立天然气海底管道仿真模型和腐蚀预测模型,分别对水露点含水量状态和饱和含水量状态下的不同典型工况进行分析,得出了天然气海管流动参数分布规律、流型、积液量、水合物生成以及管道腐蚀情况。结果表明：在两种含水状态下,海管运行参数均在设计范围之内,且均无水合物生成;水露点含水量状态下积液量几乎为0,管内流型为单相流,仅立管处有轻微腐蚀;饱和含水量状态下积液量较大,管内流型为分层流,整个管道均会发生中度腐蚀。该分析结果可为海底天然气管道采取有效的防护措施提供参考依据。     

湿天然气长输管道稳态分析

对湿天然气管道输送两相流动问题进行了研究。根据质量守恒、动量守恒和能量守恒等关系式,建立了湿天然气稳态计算模型,并根据计算模型进行了求解,结合算例给出了具体的说明。     

海底凝析气管道工艺计算模型的建立与应用

根据海底凝析气管道的输送特点，从凝析气两相流流型判断、凝析气输送工艺计算数学模型的建立、不同稳态工艺计算类型的数值算法等三个方面进行了研究，编制了相应的计算机程序。用平湖至上海和JZ20—2凝析气管道的生产数据，对所选计算模型的正确性和可靠性进行了检验，检验结果表明，与国外多相流软件PIPEPHASE和热力学模拟软件HYSIM的计算偏差均在10％以内。实例计算结果证明，所提出的计算模型对海底凝析气管道的工艺计算具有足够的计算精度，能正确模拟出实际管道的沿线压力、温度、持液率、气液相速度的变化规律，对管内流型、水合物形成区域的预测也符合实际情况。     

管道内天然气水合物沉积演化进程数值模拟

传统的双欧拉流体模型将水合物颗粒近似为流体相进行两相流动沉积预测,并未考虑流动过程中由相变导致颗粒生成的影响.为了解决该问题,在OpenFoam4.0开源计算软件植入双流体模型、界面面积传输方程、对流换热方程,在考虑水合物颗粒聚并、破碎效率的同时,引入关键的相变源项,根据管内温度场分布实时模拟计算水合物生成量,并在之后...     

输气管道缺陷尺寸定量化及其概率分布特性研究

通过对四川某输气管道现场采样管段的室内缺陷探测，建立了以现场采样，无损检测、切检测拉断和缺陷尺寸测试为主要过程的缺陷探测和尺寸定量化方法。对采样管段探测结果表明，管子内焊耻存在严重的表面裂纹，裂纹平均深度为１．９１ｍｍ，最大深度为３．８５ｍｍ，采用了正态分布，对数正态和威布尔分布拟合缺陷尺寸的概率分布规律，结果表明裂纹深度α最接近正态分布。