基于ANSYS模拟研究障碍物对油气扩散的绕流影响分析

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基于ANSYS模拟研究障碍物对油气扩散的 
绕流影响分析 

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摘 要当油气管线或是储油罐发生小口径的破裂时,就会发生油气扩散,当扩散的油气经过场区居民区等楼体障碍物时,会给 
人们生命安全带来一定的影响。ANSYS软件基于研究场区障碍物对油气扩散的绕流影响,模拟得到不同速度、压强的分布范围 
图.为初步判断油气扩散的浓度范围提供了一定的方法和依据,为场区的安全疏散提供一定的参考价值。 
关键词油气扩散绕流模型ANSYS模拟 
Abstract Oil and gas diffusion occurs when small—caliber rupture appears on oil and gas pipelines or oil tanks.Difused oil and gas 
will affect the safety and even life of the residents when passing through building obstacles in plants and residential areas.Based on 
the obstacles in the research region.ANSYS software can simulate the circumfluence of the diffused oil and gas and draw the distil— 
bution chart of different speed and pressure,S0 as to provide approaches and basis for the pilma ̄judgment of the concentration 
range of oil and gas diffusion and offer reference for the safe escape in plants and residential regions. 
Key Words oil and gas diffusion;circumfluence model;ANSYS simulation 

储油罐一般架设在场区,用于集中油气,当油气 管线或储油罐发生小口径的破裂时,就会造成油气 扩散。扩散物以烃类为主。由于烃类气体的爆炸极限 比较宽.油气的挥发性可形成可燃性气体,具有一定 的爆炸范围,当扩散的油气经过场区的居民楼等障 碍物时,势必会给居民生命安全带来一定的隐患。输 油管线和储油罐可能会由于腐蚀、高温曝晒、盗油和 外力作用等造成管线的泄漏【”。常见的泄漏源有小 孑L泄漏和大面泄漏2种,一种是由腐蚀穿孔、外力破 坏、打孔盗油及管线连接处焊缝的破损等引起的小 孑L泄漏,泄漏持续时间比较长:另一种是大面积泄 漏。较大孔洞在短时间内泄漏出大量的油气『21。 影响油气扩散的因素很多,由于某一地区常年 的气候、地形等条件基本不变,因此可以作为特定条 件来研究油气扩散,为场区的安全疏散提供一定的 参考价值。笔者根据工作场区的实际情况,重点讨论 管线在空气中的小孔泄漏情形。 1气体扩散理论 气体扩散有分子扩散、动量扩散和漂移扩散3 种物理形式。分子扩散是分子自身的热运动.在宏观 静止的气体中,分子热运动形式的扩散起主导作用。 
动量扩散是指一种气体A以一定的速度喷射到另 


种气体B之中,通过卷流作用携带气体B,使气体 
A的浓度逐渐降低。漂移扩散是指一种气体A以低 
速流入气体B之中,由于湍流作用而发生扩散并随 
气体B一起运动[3】。 
在管线小孔泄漏的气体扩散过程中,以上3种 
形式都存在。由于场区常年都有不同程度的季风,在 
这样的特定条件下,分子扩散形式要比后2种扩散 
弱的多,可以忽略。动量扩散和漂移扩散对气体扩散 
过程的影响是不一样的,根据泄漏气体流速判断,流 
速越高则动量扩散影响越大,而流速低漂移扩散影 
响越大。对于同一股气流,在初始阶段动量扩散趋势 
较强,随着扩散的发展,便逐渐过渡为漂移扩散。 
影响油气扩散的因素有管线内压力、油气密度、 
温度、浓度、流量、速率等,外部影响因素有风速、风 
流稳定性、大气温度变化等。由上述因素可知。管线 
内压力影响油气泄漏速率.速率影响油气扩散流的 
流型,流量和排气浓度主要影响扩散规模,而且管线 
内油气的密度、温度与外界大气存在较大的差异.也 
会有不同的影响。不稳定的风流导致产生较多的涡