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燃气扩散模型燃气扩散模型是一种数学模型，用于预测燃气泄漏后在空气中的扩散情况。
该模型可以帮助人们评估和控制燃气泄漏对周围环境和人类健康的影响。
本文将从以下几个方面详细介绍燃气扩散模型。
一、燃气扩散模型的基本原理1.1 扩散过程燃气扩散是指在不断地分子碰撞作用下，由高浓度区域向低浓度区域传递的过程。
在这个过程中，分子会不断地向四周运动，直到达到平衡状态。
1.2 燃气泄漏当管道或储罐中的燃气泄漏时，会形成一个高浓度区域。
这个高浓度区域会随着时间的推移逐渐向周围扩散。
1.3 扩散模型扩散模型是通过数学公式描述扩散过程的规律。
它可以根据环境条件和泄漏源特征来预测燃气在空气中的传播情况。
二、燃气扩散模型的构建方法2.1 基于物理模型基于物理模型的燃气扩散模型通常是通过对扩散过程中的物理规律进行建模来实现的。
这种模型需要考虑多个因素，如气体密度、温度、湿度、风速等。
2.2 基于统计学模型基于统计学模型的燃气扩散模型通常是通过对大量实验数据进行分析和拟合来实现的。
这种模型不需要考虑太多物理因素，只需要根据实验数据进行预测即可。
2.3 基于计算流体力学（CFD）模拟基于CFD模拟的燃气扩散模型可以更加准确地描述燃气在空气中传播过程。
这种方法需要将空间分割成小块，并对每个小块内部的流动进行数值求解。
三、燃气扩散模型中常用的参数3.1 气体密度气体密度是指单位体积内所含有的质量。
它通常会随着温度和压力变化而变化。
3.2 温度温度是指物体内部分子运动所具有的能量大小。
它会影响气体分子的速度和碰撞频率，从而影响扩散过程。
3.3 湿度湿度是指空气中水蒸气所占的比例。
它会影响气体分子的速度和密度，从而影响扩散过程。
3.4 风速风速是指空气运动的速度。
它会对燃气扩散产生很大的影响，因为它可以将燃气迅速地带走。
四、燃气扩散模型在实际应用中的局限性和改进方法4.1 局限性燃气扩散模型通常只考虑了燃气在空气中的传播情况，而没有考虑到其他因素，如地形、建筑物等。
天然气管道泄漏扩散的模型研究作者：蒋波沱邢晓龙贾彦强张旭来源：《科技视界》2013年第02期【摘要】天然气管道发生泄漏扩散是输气管道事故危害的根本原因，因此就天然气泄漏扩散进行研究至关重要。
本文就当前国内外的泄漏模型和扩散模型及泄漏扩散模型的研究进展进行综述。
【关键词】天然气管道；泄漏模型；扩散模型0 引言天然气作为一种清洁优质的能源，在我国大力发展低碳经济的过程中获得了前所未有的发展。
由于我国的天然气资源产地远离天然气需求中心，而且从总体上来说，我国并不具备足够丰富的天然气资源，而是通过运输将国内外的天然气资源运送至天然气消费城市，因此天然气的运输十分重要。
又由于运输管道距离长，运输天然气量大，因此管道泄漏事故频发，为预防此类事故发生进而造成重大损失，人们对天然气管道泄漏扩散过程研究就显得尤为重要。
本文综述了人们对天然气泄漏扩散的模型研究，阐述了目前天然气泄漏模型、扩散模型的适用范围及进展，为今后的研究提供了参考资料。
1 泄漏模型目前，常用的气体泄漏模型主要有Levenspie[1]、Crowl[2]孔隙模型及管道模型。
其中孔隙模型又分为小孔模型和大孔模型，其适用范围分别为泄漏孔与管道直径比d/D≤0.2和直径比为0.22 扩散模型与气体泄漏模型相比，气体的扩散模型有许多经典的计算模型，如高斯模型、BM模型、Sutton模型、FEM3模型等，但其均各自限制，表1罗列了几种气体扩散的经典模型[7]。
随着人们对气体扩散过程的深入了解，人们又提出许多新的气体扩散计算模型。
如美国空军开发的AFTOX模型[8]，即危险气体扩散模型，此模型是一种多烟团叠加模型，适用于模拟点源以及区域气体扩散过程，不适用于模拟重气扩散；HEGADAS模型[9]，适用于重气连续源泄露，尤其适用于液化天然气管道的泄漏扩散；还有适用于中气和重气扩散模拟及点源及区域气体扩散过程的DEGADIS模型[10]；由美国环保局开发的只适用于中性气体扩散的INPUFF模型等[11]。
天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究天然气是一种常用的清洁能源，被广泛应用于家庭、工业和交通等领域。
然而，天然气管道泄漏和爆炸事故的发生仍然是一个非常严重的安全隐患，可能造成人员伤亡、财产损失以及环境污染。
因此，对于天然气管道泄漏扩散及爆炸过程进行数值模拟研究是极为重要的。
首先，我们需要了解天然气泄漏扩散的基本原理。
当管道发生泄漏时，高压气体会迅速从裂口中射出，形成一个高速喷射。
气体在喷射过程中会与周围环境的气体混合，形成一个气体云。
这个云的形状和扩散速度受到气体的物理性质、环境条件和泄漏口特征等因素的影响。
为了模拟天然气泄漏扩散过程，我们可以采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）方法。
CFD是一种数值模拟方法，可以通过计算流体的运动和相互作用来研究液体或气体流动的物理现象。
在天然气泄漏扩散数值模拟中，我们需要建立一个包含管道和周围环境的计算域，通过对流体流动方程的求解来模拟气体的流动和扩散过程。
在模拟过程中，我们需要输入一些基本的参数，如天然气的初始压力和温度、泄漏口的直径和位置、周围环境的温度和风速等。
这些参数将直接影响到气体泄漏扩散的现象。
通过调整这些参数，我们可以研究泄漏过程中不同因素的影响，并找出最有利于安全的操作方法。
此外，我们还需要考虑到天然气泄漏可能引发的爆炸事故。
当天然气与空气形成可燃混合物，并且达到一定的浓度范围时，一旦有火源引燃，就会发生爆炸。
因此，对于可燃气体的浓度分布和爆炸扩散速度进行数值模拟也是必要的。
在爆炸数值模拟中，我们需要考虑爆炸的燃烧模型和爆炸产生的冲击波传播。
燃烧模型可以描述可燃气体的燃烧过程，包括燃烧速率、热释放和气体生成等。
冲击波传播可以用于预测爆炸产生的冲击力对周围结构物的影响。
通过对天然气管道泄漏扩散和爆炸过程的数值模拟研究，我们可以得到以下几方面的结论和建议：首先，我们可以预测和评估天然气泄漏事故的严重程度和影响范围。
天然气管道泄漏扩散的模型研究【摘要】天然气管道发生泄漏扩散是输气管道事故危害的根本原因，因此就天然气泄漏扩散进行研究至关重要。
本文就当前国内外的泄漏模型和扩散模型及泄漏扩散模型的研究进展进行综述。
【关键词】天然气管道；泄漏模型；扩散模型0 引言天然气作为一种清洁优质的能源，在我国大力发展低碳经济的过程中获得了前所未有的发展。
由于我国的天然气资源产地远离天然气需求中心，而且从总体上来说，我国并不具备足够丰富的天然气资源，而是通过运输将国内外的天然气资源运送至天然气消费城市，因此天然气的运输十分重要。
又由于运输管道距离长，运输天然气量大，因此管道泄漏事故频发，为预防此类事故发生进而造成重大损失，人们对天然气管道泄漏扩散过程研究就显得尤为重要。
本文综述了人们对天然气泄漏扩散的模型研究，阐述了目前天然气泄漏模型、扩散模型的适用范围及进展，为今后的研究提供了参考资料。
1 泄漏模型目前，常用的气体泄漏模型主要有levenspie[1]、crowl[2]孔隙模型及管道模型。
其中孔隙模型又分为小孔模型和大孔模型，其适用范围分别为泄漏孔与管道直径比d/d≤0.2和直径比为0.2[2]crowl d a. chemical process safety： fundamentals with applications[m]. nj： prentice hall， 1990.[3]王新.天燃气管道泄漏扩散事故危害评价[d].哈尔滨工业大学，2010.[4]冯云飞，吴明，闫明龙，等.燃气管道泄漏模型的研究进展[j].当代化工， 2011，40（12）：1255-1260.[5]王大庆，霍春勇，高惠临.长输管线气体泄漏率简化计算方法[j].天然气工业， 2008，28（1）：116-118.[6]向素平，冯良，周义超.天然气管道泄漏模型[j].天然气工业，2007，27（7）： 100-102.[7]桑博.长输天然气管道泄漏扩散的数值模拟[d].北京交通大学，2011.[8]bruce a k. aftox 4.0-the air force toxic chemical dispersion model-a user’s guide， pl-tr-91-2119 environmental research papers， no.1083[r].massachusetts：phillips laboratory， hanscom air force base， 1991.[9]witlox h w m. the hegadas model for ground-level heavy-gas dispersion i & ii [j]. atmosphere environment，1994， 28（18）： 2917-2946.[10]tom s， jerry h. user’s guide for the degadis 2.1 dense gas dispersion， epa-450/4-89-019 [r]. research triangle park， north carolina， usa： office of air quality planing and standards， u s epa， 1989.[11]william b p， lavdas l g. inpuff 2.0-a multiple sourcegaussian puff dispersion algorithm [r]. research triangle park， north carolina， usa： atmospheric sciences research laboratory， u s epa， 1986.[12]蒋军成，潘旭海.化学危险性气体泄漏扩散模拟及其危险因素[j].南京化工大学学报，2001，23（1）：19-22.[13]肖建明，陈国华，张瑞华.高斯烟羽模型扩散面积的算法研究[j].计算机与应用化学，2006，23（6）：559-564.[14]王树乾，钟月华，肖泽仪，等.压力对管道天然气泄漏扩散影响的数值模拟[j].四川化工，2009，12（6）：34-37.[15]李又绿，姚安林，李永杰.天然气管道泄漏扩散模型研究[j].天然气工业，2004，24（8）：102-104.[16]向启贵.天然气管道泄漏扩散机理研究[d].西南交通大学，2006.[17]刘墨山.川渝地区含硫天然气管道泄漏事故后果模拟研究[d].中国地质大学（北京），2010.[18]徐博，钱新明，刘振翼.天然气输送管道泄漏事故危害定量分析[j].中国科学安全学报，2008，18（1）：146-149.[19]孟志鹏，王淑兰，丁信伟.可爆性气体泄漏扩散时均湍流场的数值模拟[j].安全与环境学报，2003，3（3）：25-28.[20]桑博.长输天然气管道泄漏扩散的数值模拟[d].北京交通大学，2011.[21]侯庆民.天然气管道泄漏与天然气在空气中扩散的模拟研究[d].哈尔滨工业大学，2009.[责任编辑：周娜]。
2 扩散模型2.1 高斯模型燃气泄漏后会在泄漏源附近形成气团，气团在大气中的扩散计算通常采用高斯模型。
高斯模型的基本形式是在如下的假设条件下推导出来的[1、9]：假定燃气在扩散的过程中没有沉降、化合、分解及地面吸收的发生；燃气连续均匀地排放；扩散空间的风速、大气稳定度都均匀、稳定；在水平和垂直方向上都服从正态分布。
泄漏燃气相对密度小于或接近1的连续泄漏采用高斯烟羽模型。
以泄漏点为原点，风向方向为x轴的空间坐标系中的某一点(x，y，z)处的质量浓度计算公式如下[9]：平均风速＞1m/s时：平均风速=0.5～1m/s时：平均风速＜0.5m/s时，假设气团围绕泄漏点浓度均匀分布，则距离泄漏点r处的燃气质量浓度为：式中ρd(x，y，z)——扩散燃气在点(x，y，z)处的质量浓度，kg/m3x、y、z——x、y、z方向上距泄漏点的距离，mua——平均风速，m/sδx 、δy、δz——x、y、z方向的扩散系数，mh——泄漏点高度，mρ(r)——距离泄漏点r处的燃气质量浓度，kg/m3dr——空间内任意一点到泄漏点的距离，ma、b——扩散系数，mt——静风持续时间，s，取3600的整数倍扩散系数可查HJ/T 2.2—93《环境影响评价技术导则大气环境》得到。
2.2 重气扩散模型液化石油气密度比空气密度大，属于重气。
该类气体泄漏时在重力的作用下会下沉，这时使用高斯模型计算的结果会使泄漏燃气扩散速度偏大，泄漏源附近的浓度偏小。
为了解决这个问题，可以引入最早由Van Ulden提出，并由M anju Mohan等发展的箱式模型[1]。
箱式模型分为两个阶段：泄漏后的重气扩散阶段和重气效应消失后的被动气体扩散阶段。
重气泄漏后首先是重气扩散阶段。
在这个阶段，重气云团由于重力作用逐渐下沉并不断卷吸周围的空气，在卷吸空气的同时，气云受热，最终当重气云团与空气的密度差＜0.001kg/m3时，可认为气云转变成中性状态。
随着重气的继续扩散，气云所受的重力不再是影响扩散的主要因素，而大气湍流扩散逐渐占主要地位，这时便是被动气体扩散阶段，可以应用高斯模型计算泄漏燃气的扩散。
城镇燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟韩克顺天津城市建设学院天津摘要: 城镇燃气管道的分布区域人口及建筑众多,燃气管道一旦发生泄漏,将有可能造成重大的财产损失甚至人员伤亡。
因此,为了量化城镇燃气泄露危害,针对管道不同的破坏情况及气源建立了燃气泄漏各种源模型以及扩散模型,并且建立了燃气管线动态泄漏扩散模型及伤害性危险围。
对第三方破坏所造成的城镇燃气管道泄漏模型进行了模拟,采用CFD技术对管道泄漏燃气的扩散进行模拟研究,获得了泄漏气体的扩散数值模拟结果,为城镇燃气管道安全运行提供了理论依据。
关键词:燃气管道; 泄漏; 泄漏模型; 扩散模型; 数值模拟Abstract: The areas that city gas pipelines distributed in always crowd with people and buildings, and once gas releases through damaged pipes, accidents would happen involving substantial economic losses and even victims amongst the population. Therefore, in order to quantify the hazards of city gas leak, different leakage and diffusion models were established according the characters of gas and the damage. The diffusion model of unsteady leakage of gas pipeline and the damaging and destroying areas were established. Based on the computational fluid dynamics (CFD) technique the diffusion range of leaked gas during accident of underground gas pipeline that caused by the third party damage was studied. According to the results, the dispersion of the leaked gas was obtained and providing the theory basis for safety operation of city gas pipelines.Key words:Gas pipelines; Leakage; Leakage model; Diffusion model; Numerical simulation由于管道老化、腐蚀、管材和焊缝缺陷等原因,尤其是随着市政建设的发展,城镇违章施工挖断、压裂燃气管道的事故屡见不鲜,泄漏事故频发,引发火灾及爆炸事故,造成人员伤亡及环境污染的恶劣后果。
