天然气泄漏扩散的三维数值模拟

采用FLUENT软件进行了山地地形条件下天然气泄漏扩散的三维数值模拟,考虑了风速随高度变化的情况,并编写UDF导入FLUENT对风速进行修正.考虑了天然气向下喷射的情况,与气体向上喷射情况做了不同风速条件下的对比,给出了在不同风速条件下天然气向下喷射时的爆炸下限浓度和警戒浓度的范围.泄漏孔气体向下喷射情况,在近地面天然气1%和5%浓度边界范围,无风时最大,可分别达到242 m×200 m和55 m×55 m;但天然气的可爆炸气团体积在5 m/s风速时最大,达到45 m×57 m×10 m.     

城市天然气管道动态泄漏扩散特性模拟分析

对城市天然气管道泄漏的动态特性进行研究,可以更好地预测泄漏气体的扩散危害后果和影响范围。通过对城市天然气管道动态泄漏过程及状态分析,建立了管道泄漏计算模型。根据动态泄漏速率的变化特征,将格林函数应用到流体扩散微分方程中,得到动态扩散的合成模型。结合实际案例进行数学模拟分析,得到不同条件和不同状态下的城市天然气泄漏扩散规律和危险区域。结果表明：管道泄漏比、风速及大气稳定度对城市天然气管道泄漏扩散均有影响,提高风速或增大泄漏比均会加大天然气泄漏扩散浓度分布范围,但当风速大于3m／s时,天然气向下风方向扩散范围反而减小;喷射火危害范围随风速的增大而增大,蒸汽云爆炸危害范围则随风速的增大而减小;风速较小时,蒸汽云爆炸伤害范围大于喷射火伤害范围,而当管道泄漏比较大、风速也较大时,喷射火伤害范围大于蒸汽云爆炸伤害范围,应根据不同情况确定应急疏散距离。（图6,表1,参11）     

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）     

震后输气管道泄漏扩散数值模拟与对策研究

对地震引发天然气管道的泄漏与扩散过程进行了研究,建立了天然气管道泄漏量和扩散瞬态计算模型,提出了相应的求解方法,并以此为基础对天然气泄漏事故进行了危害性评价.介绍了震后天然气管道泄漏事故的维抢修方法,提出了包括应急响应程序、应急组织系统、应急防护与救援、应急预案和应急状态终止在内的一套完整的应急响应系统.该系统的应用可缩短维抢修时间,减少经济损失.     

液化天然气罐式集装箱公路运输经济性分析

介绍了我国液化天然气开发利用及其集装箱运输技术的发展现状,研究分析了液化天然气集装箱规格、运输距离和运输量等因素对运输费用和价格的影响,并得出了相应的规律.指出采用容量为40 m3液化天然气集装箱运输的液化天然气在一定范围内成本较低,与液化石油气等燃料相比,液化天然气不仅更清洁、高效,而且具有更好的经济性.     

液化天然气分层与翻滚模型研究进展

描述了国际上重大的LNG的翻滚事件,介绍了国内外关于LNG分层与翻滚的几个典型的数学模型和一些试验研究结果,分析了每个模型的长处与不足。针对LNG翻滚可能导致危险后果,提出了今后LNG储运过程中防止翻滚现象出现的理论和技术研究方向。     

基于FLUENT的高含硫天然气管道泄漏扩散模拟

利用CFD软件FLUENT首次对高含硫天然气管道破裂泄漏扩散规律进行了数值模拟,得到了甲烷、硫化氢在一定风速、地形条件影响下的扩散规律,以及甲烷和硫化氢的浓度分布规律,为有效预测高含硫天然气泄漏扩散的影响范围提供了依据。研究结果对于认识高含硫天然气泄漏扩散规律以及相关安全事故的预警和救援具有指导意义。     

城市天然气管道泄漏燃爆灾害评价

针对天然气管道泄漏所产生的燃烧或爆炸对运营单位造成的危害和损失,建立了评价泄漏事故后果新模型,列出了计算天然气泄漏量的小孔泄漏模型和管道断裂模型,提出了天然气泄漏的三种后果影响模型,应用高斯扩散模型模拟了气体泄漏可燃浓度的分布范围,给出了火灾热辐射危害半径的计算公式,参考传统的TNT当量法,建立了一种新的TNT当量系数法,计算爆炸冲击波的破坏作用。所建立的输气管道泄漏事故评价模型有利于在事故抢险救援过程中划定安全距离,确定危险区域半径,将事故引发的火灾或爆炸危害降到最低。     

低温液化天然气膨胀机非定常数值模拟

为了研究低温膨胀机的压力脉动特性,采用数值模拟方法对膨胀机水力模型进行数值模拟。首先通过定常数值模拟得到膨胀机的外特性,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模拟结果的精确度,然后以定常数值模拟结果为基础进行非定常数值模拟,得到导叶与转轮内不同监测点的时域图,并通过快速傅里叶变换得到监测点的频域图。结果表明:转轮内监测点主频与导叶叶片数对流体的影响一致,导叶内监测点主频与转轮叶片数对流体的影响一致。监测点主频的幅值与监测点的位置相关,当监测点靠近导叶与转轮之间的无叶区时,幅值更大;与无叶区距离越远,幅值越小,受到导叶与转轮之间动静干涉的影响越小。研究结果可为低温膨胀机的设计提供参考。(图9,表1,参21)     

液化天然气储运中的翻滚现象分析

阐述了液化天然气在全球过去几年发展步伐和将来的发展前景,着重分析了液化天然气储运中翻滚机理及危害,同时从进出料操作、液化天然气槽罐的内部结构和存储方式上提出了采取预防的措施,以降低或消除翻滚现象的出现.     

LNG储罐内BOG动态模拟研究

LNG储罐漏热引起的BOG蒸发速率、BOG压力(罐内压力)的运行控制是LNG接收终端正常运行的关键。通过对LNG储罐内流体热响应过程的分析,建立了储罐内流体的计算模型,开展了储罐热负荷、BOG排出速率对BOG蒸发速率和压力的影响的动态模拟分析,提出了BOG蒸发和排出速率控制的建议。     

环境温度对LNG泄漏扩散影响的数值模拟

环境温度导致的气云密度差和大气湍流变化是LNG泄漏扩散的主要影响因素,研究环境温度变化对LNG扩散规律的影响尤为重要。采用Fluent软件中组分输运和Realizable k-ε湍流模型,建立LNG地面泄漏气云扩散数值模型,探究环境温度对LNG泄漏扩散过程中甲烷体积分数的分布规律、气云密度、大气湍流强度的影响。结果表明:当环境温度较低时,LNG气云中各甲烷体积分数线出现锯齿状现象,造成甲烷爆炸下限(Low Flammability Limit,LFL)、1/2 LFL的水平扩散范围均增大;当环境温度较高时,甲烷LFL最远扩散距离较低温环境多115 m,造成甲烷1/2 LFL的水平顺风方向扩散距离增大;甲烷体积分数大于1/2 LFL的区域的大气湍流强度增幅则随温度升高而增加,而甲烷体积分数小于1/2 LFL的区域的大气湍流强度增幅随温度的升高而减小;在泄漏源周围100~200 m内,由于逆温所造成的大气湍流强度的增幅达0.79倍。研究结果可为LNG泄漏危害区域预测、安全储运、应急救援提供参考。     

世界LNG贸易和基本负荷型天然气液化装置

天然气液化是实现天然气远洋贸易的惟一手段，液化天然气因在远洋运输、储存及调峰方面具有独特的优越性，近年来发展迅猛。概述了目前世界液化天然气的贸易、已有和拟建的基本负荷型天然气液化装置及其液化能力，以及印度尼西亚、阿尔及利亚和马来西亚等几个主要液化天然气出口国的液化气生产状况。     

LNG静态测量计算

按照LNG贸易协议要求标准化的静态测量程序,推荐以质量或能量表示商品量.参考冷冻液烃静态测量计算程序的国际现行标准,介绍了由储罐仪表静态测量参数及产品组成的LNG计算质量程序、标准状况下蒸发气当量体积的计算程序及热值的计算程序,并给出了计算示例.     

LNG管输优化的经济数学模型

LNG是一种多组分混合物,外界环境的漏热会引发诸多问题,影响管输的安全性和经济性。了解漏热状态下LNG蒸发率和压力的变化规律,对LNG管道设计和管理具有重要的理论意义。基于LNG管道输送过程中保温层厚度、LNG气化率、管道壁厚之间的变化规律,采取冷态输送法,通过采用合理的保温层厚度控制LNG的蒸发,从而使管内压力升高,以此推动LNG向前流动,从而优化管输工艺。建立了LNG管输优化的经济数学模型,计算获得系统的最佳气化率以及最佳管壁和保温层厚度,从而优化了管输系统的经济费用。实例计算验证了该模型和计算程序的工程应用价值。     

Venlo型温室室内环境数值模拟研究进展

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）在温室室内环境研究领域的运用越来越普遍。近年来,国内外研究者对Venlo型温室的数值模拟研究做了很全面的工作。总结了前人在网格划分、模型维度及求解模型选取方面的经验,重点阐述了国内外学者对Venlo型温室室内环境数值模拟研究的成果及现状．并讨论了未来温室室内环境CFD模拟研究的方向。     

LNG冷能及其利用

随着我国开始进口LNG及各地开始兴建LNG接收站,LNG具有的冷能已逐渐被认识和利用。介绍了LNG冷能的概念及其特点,概述了现有LNG冷能利用的几种方式。将LNG与其它常用的制冷剂进行了比较,结果表明,LNG冷能的应用领域广泛,具有较高的节能经济性。     

基于Fluent的船舶辅锅炉喷油器喷雾数值仿真

为提高船舶辅锅炉热效率,减少燃油消耗率,保护燃烧室组件,预防机械故障,利用CFD商业软件Fluent6.2作为仿真求解器,用欧拉-拉格朗日模型对船舶辅锅炉喷油器的喷射雾化进行数值模拟,得到了油滴轨迹及雾滴空间散布情况等雾化特性数据,为船舶燃油锅炉雾化器设计、故障诊断与选用提供参考.     

温降速率对LNG储罐预冷影响的数值模拟

LNG储罐在投产前需要进行调试,其中LNG储罐预冷是最重要的环节。采用MATLAB软件,建立16×104 m3地上全容式常压LNG储罐预冷模型,研究预冷过程中LNG喷淋量、BOG排放量、储罐压力、LNG气化率及温降速率的变化规律对LNG储罐预冷的影响。研究结果表明:在恒定温降速率下,LNG喷淋流量逐渐增加、BOG排放流量及储罐压力先增后减、LNG气化率仅在预冷后期逐渐降低;随着温降速率增大,LNG喷淋流量、BOG排放流量及罐内压力均增加,但LNG喷淋总量及BOG排放总量减小,LNG气化率仅在预冷后期随温降速率增大而增大;在温降速率超过3 K/h后,对LNG储罐预冷影响较小;在对LNG储罐进行预冷分析时,太阳辐射的影响不可忽略。为了保障LNG储罐投产工作的顺利开展,建议在预冷前期,将温降速度控制在1 K/h之内;在预冷后期,为提高LNG冷量利用率,应增大温降速率,将平均温降速率控制在2～3 K/h。经过实例验证,LNG储罐预冷模型模拟误差均小于10%,可以满足工程应用要求,对于LNG储罐实际预冷过程、预冷方案设计及预冷参数优化具有参考意义。(图2,表2,参20)     

LNG接收站蒸发气的发生与气量计算

介绍了LNG接收站储罐蒸发气的产生原因,以及不同条件下储罐蒸发气量的计算方法;对卸料和非卸料期间储罐的蒸发气量进行了计算;结合工程实际情况,提出了减少储罐蒸发气量的主要措施。