综合管廊内掺氢天然气管道泄漏扩散数值模拟研究

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2025.01.008

摘要/Abstract

摘要：

针对不同因素对管廊内掺氢天然气管道泄漏扩散的影响，通过数值模拟软件建立管廊内掺氢天然气管道泄漏扩散模型，研究了掺氢比、管道压力、泄漏口直径、通风模式等因素对气体扩散过程的影响。结果表明，掺氢比影响掺氢天然气的传质能力，且掺氢比越高，掺氢天然气的扩散速度越快；管道压力和泄漏口直径主要通过影响泄漏气体初始动能和泄漏量来影响泄漏气体扩散范围，随着管道压力和泄漏口直径的增大，泄漏气体扩散范围增大；通风模式对管廊内泄漏气体的分布起主导作用，通风频率与泄漏气体射流高度呈反比。

关键词: 综合管廊, 掺氢天然气, 掺氢比, 通风模式, 管道泄漏

Abstract:

In view of the influence of different factors on the leakage and diffusion of hydrogen?doped natural gas pipelines in the pipe gallery, the leakage and diffusion model of hydrogen?doped natural gas pipelines in the pipe gallery was established by numerical simulation software, and the influence of factors such as hydrogen doping ratio, pipeline pressure，leakage hole size and the model of ventilation on the gas diffusion process was studied. The results show that the hydrogen blending ratio can affect the mass transfer ability of hydrogen?doped natural gas, and the higher the hydrogen blending ratio, the faster the diffusion rate of hydrogen?doped natural gas. The pipeline pressure and leakage hole size mainly affect the leakage gas diffusion by affecting the initial kinetic energy and leakage volume of the leakage gas, and the leakage gas diffusion range becomes larger with the increase of pipeline pressure and leakage hole size. The ventilation mode plays a dominant role in the distribution of leaked gas in the pipe gallery, and the ventilation frequency is inversely proportional to the height of the leaked gas jet.

Key words: Composite pipe gallery, Hydrogen?doped natural gas, Hydrogen doping ratio, Ventilation mode, Leaking pipes

中图分类号:

TE832

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图/表 6

图1 简化和假设的燃气舱物理模型

Fig.1 A physical model of the gas tank after simplifications and assumptions

图2 甲烷泄漏扩散的体积分数模拟值与文献[21]中实验值的对比

Fig.2 Comparison of the simulated volume fraction values of methane leakage diffusion with the experimental values in Ref.[21]

图3 掺氢比不同时甲烷和氢气的质量分数分布云图

Fig.3 Contour plots of the mass fractions of methane and hydrogen at different hydrogen addition ratios

图4 管道压力不同时甲烷质量分数分布云图

Fig.4 Contour plots of methane mass fraction at different pipeline pressures

图5 泄漏口直径不同时甲烷质量分数分布云图

Fig.5 Contour plots of methane mass fraction at different leakage port size

图6 通风模式不同时的甲烷质量分数分布云图

Fig.6 Contour plots of methane mass fraction at different ventilation modes

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