室外管道燃气泄漏扩散模拟及可视化研究

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1、分类号TE88密级单位代码10618学号10924004墨废交通戈謦硕士学位论文室外管道燃气泄漏扩散模拟与可视化研究Outdoorpipelinegasleakagediffusionandvisualization$imulationresearch研究生姓名：刭、洁导师姓名、职称：张甫仁教授申请学位门类：工学硕士专业名称：供热、供燃气、通风及空调工程论文答辩日期：2012年06月15日学位授予单位：重庆交通大学答辩委员会主席：彭清元评阅人：贺尚红2012年06月高俊发润i重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声

2、明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：苔卜≯杏日期：矽7≥年参月／岁日重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可以将本学位

3、论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务(包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等)，同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：否}．沾日期：加12年6月f歹日指导狮签名：瓣／『L日期：加f辉b月f岁日本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊(光盘版)电子杂志社CNⅪ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。．

4、学位论文作者签名：指导教师签名：多蝰!翁1L日期：汐胆年167月JS日日期：勾仁年6月心日(／摘要在天然气开发利用的飞速发展中，城市天然气输送管网越来越复杂。城市天然气管道往往分布在人口和建筑集中的区域，这使得城市天然气成为事故最频发、后果最严重的有毒可燃气体之一。掌握天然气泄漏扩散的规律可以对泄漏事故进行准确的预测、评价和控制，降低天然气管输事故的发生。本文建立了室外管道天然气的连续泄漏扩散模型，并从理论分析、计算模拟、三维显示三个方面对其作了系统的研究。一、应用气体热力学、动力学、湍流扩散的梯度理论和统计理论，

5、进行建模前的基础分析。在高斯点源扩散模型的基础上，考虑烟气抬升高度等因素，采用移动烟团积分方法，建立了小风静风条件下地面点源的天然气连续泄漏扩散模型，模型分为无地面反射和有地面反射两种情况。二、用数学软件Matlab对模型做计算处理，用CFD软件Fluent对同样条件下的天然气泄漏扩散进行数值模拟。两种模拟结果的对比分析表明，所建立模型的扩散规律与求解流体数学偏微分方程组的扩散规律相符。三、引入GIS分析软件，对模型作三维可视化显示。以ArcGIS9．3为平台，以校园为可视化对象，利用二维GIS地形地貌数据构建三维

6、场景。将以泄漏源为中心的立体空间离散网格化，以所建立模型为理论基础，借助Matlab计算天然气扩散的浓度分布。在3DSMax粒子系统的支持下实现泄漏扩散的三维动态可视化。本文将大气控制研究中的高斯模型应用到燃气扩散中。立足于重庆市的特殊气象条件，建立了小风静风下地面点源连续泄漏的天然气扩散模型，并在三维场景下实现了三维动态可视化。此模型与大气扩散理论有很好的相容性，与数值模拟和实际情况比较符合，可以方便地应用于实际工程中。关键词：天然气；扩散；模型；三维；可视化ABSTRACTIIInthedevelopmenta

7、ndutilizationofnaturalgas，citygaspipeline—networkismoreandmorecomplicated．Citygaspipelinesalwaysdistributedinconcentratedareaswithpopulationandbuildings，makingthenaturalgasbecametothemostfrequentaccident，themostseriousconsequencesoneofthetoxicflammablegas．Toma

8、sterthelawofnaturalgasleakageanddiffusionCallbeusefultoaccuratelypredicted，evaluationandcontrolit，reducinggaspipe-conveyingaccidents．Inthispaper,amodelofnaturalgascontinuousleakage