海底天然气管道泄漏数值模拟

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1、第42卷第4期当代化工Vo1．42．NO．42013年4月ContemporaryChemicalIndustryApri1，2013海底天然气管道泄漏数值模拟一一范开峰，王卫强，衣照秋，刘人玮，于爽(I．辽宁石油化工大学，辽宁抚顺I13001；2．辽河石油勘探局油田建设工程一公司，辽宁盘锦124000；3．中国石油大学(北京)，北京102249)摘要：针对海底天然气管道非稳态泄漏过程，给定相应边界条件，采用VOF模型进行数值模拟，观察到了泄漏天然气气团由“半球”形、“水滴”形到“球”形的过渡过程，得到了天然气在水中上升过程的体积分数分布特性。为

2、了解海底天然气管道泄漏过程和实施应急措施提供了一定的理论参考。关键词：海底管道；天然气泄漏；气泡羽流；数值模拟中图分类号：TQ018文献标识码：A文章编号：167l一0460(2013)04—0503—04NumericalSimulationofSubmarineGasPipelineLeakageFANKai-feng，WANGWei—qiang，Y1Zhao—qiu，LIURen—wei，YU-Shuang，(1．LiaoningShihuaUniversity,LiaoningFushun113001，China；2．LiaohePetr

3、oleumExplorationBureautheFirstOilfieldConstructionEngineeringCompany，LiaoningPanjin124000；3．ChinaPetroleumUniversity(Beijing)，Beijing102249，China)Abstract：Aimingattheunsteadyleakageprocessofsubmarinenaturalgaspipeline，therelevantboundaryconditionsweregiven，thenVOFmodelwasused

4、tosimulateit，andthetransientprocessoftheleakagenaturalgasrisingfrom“hemisphere”form，“dr0p”formto“sphere”formwasobserved，thevolumefractiondistributioncharacteristicsduringtheprocessofnaturalgasrisingwereobtained，whichcanprovidesometheoryreferencestoknowthesubmarinenaturalgaspi

5、pelineleakageprocessandimplementemergencymeasures．Keywords：Submarinepipeline；Naturalgasleakage；Bubbleplume；Numericalsimulation近年来，伴随着海洋资源的不断勘探开发，越1．1质量守恒方程来越多的海洋平台和海底管道被建立起来。海底管竺++：0(1)道作为海上油气集输的主要手段，已成为输送海洋8t8x油气资源的生命线。但是，海底管道工作环境恶劣，不仅容易发生腐蚀穿孔，还容易受到海流、潮汐、式中：r一气体密度，kg／m；t一时间，

6、S；波浪、海底滑坡等自然环境的影响，同时易受到第U、v_、Y方向的速度，m／s。三方破坏，如船舶抛锚、渔船拉网作业等的影响“。1．2动量守恒方程这使得管道失效率高，容易发生泄漏事故，泄漏事动量守恒定律实际上是牛顿第二定律。在惯性故一旦发生，不仅造成巨大的直接经济损失，还会(非加速)坐标系中f方向上的动量守恒方程为：污染周边海洋环境，影响安全生产甚至造成人员伤亡事故。其中，泄漏的天然气如果在海水表面聚积，()+(一考++c2遇到明火还有可能发生火灾和爆炸等二次恶性事J故，对海洋平台、船舶及人员安全形成严重威胁。因此，对海底天然气管道泄漏进行数值研究

7、具有现[(苦+鲁]]_；考㈦实意义。式中：r一气体密度，kg／m1天然气管道泄漏控制方程t一时间，s；u，、u／～相应坐标系上的速度，m／s；利用计算流体力学软件中的VOF模型模拟海∞一相应方向坐标；P一流体微元体上的压强，Pa；底天然气管道泄漏过程，天然气管道泄漏过程要遵一因分子粘性作用而产生的作用在微元体表面上的粘性应力f守质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和的分量；组分质量守恒方程，其表达式如下：一相应方向上的单位质量力，m／s；差收垒稿日期旦：省尊育厅科学研究基金，L2011o54。国家质检总局科研项目“质检公益性行业科研专项项目”

8、资助，2ol010025。：2O12一ll-28作者简介：储薯存运输安全技二术)，方面的研究顺人，在读硕士，2Ol1年毕业于辽宁石油化工