摘要：天然氣由于清潔、熱值高等特性，被廣泛的應(yīng)用于商業(yè)和日常生活中。但是天然氣的利用也伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)，天然氣無色無味，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)，尤其是當(dāng)天然氣長時(shí)間擴(kuò)散積累，遇到明火易導(dǎo)致爆炸，造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，我們應(yīng)該汲取這些慘痛的教訓(xùn)，用專業(yè)的知識(shí)和素養(yǎng)，去防范和減少這種事情的發(fā)生，為人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全提供力所能及的保障，讓人們更加安心地使用清潔能源。 

本文通過ANSYS有限元軟件對(duì)室內(nèi)燃?xì)鈹U(kuò)散進(jìn)行模擬。利用ICEM軟件進(jìn)行建模并劃分網(wǎng)格，并通過FLUENT軟件進(jìn)行求解，采用控制單一變量的方法，設(shè)定在材料、溫度、計(jì)算區(qū)域等因素相同的前提下，采用k-epslion湍流模型，組分輸運(yùn)模型對(duì)擴(kuò)散過程進(jìn)行模擬，采用SIMPLE算法對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，探討不同泄漏源情況下天然氣的擴(kuò)散及濃度分布，并得到其分布規(guī)律。結(jié)果表明，泄漏速度、泄漏源位置和泄漏時(shí)間等對(duì)天然氣的擴(kuò)散和濃度分布有重要的影響，這對(duì)居民安全用氣以及爆炸危害區(qū)域的劃分都有重要的意義。

關(guān)鍵詞：天然氣，擴(kuò)散；有限空間；數(shù)值模擬

目錄

摘要

Abstract

1 緒論-1

1.1課題的背景與意義-1

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀-2

1.2.1國外研究現(xiàn)狀-2

1.2.2  國內(nèi)研究現(xiàn)狀究-3

1.3 本文的研究工作-4

2 氣體泄漏擴(kuò)散理論基礎(chǔ)-5

2.1 室內(nèi)燃?xì)庑孤?5

2.1.1燃?xì)庠O(shè)施的泄漏-5

2.1.2儀器及軟管的泄漏-5

2.2 室內(nèi)燃?xì)庑孤┰匆约靶孤┠Ｊ?5

2.2.1室內(nèi)燃?xì)庑孤┰?5

2.2.2室內(nèi)燃?xì)獾男孤┠Ｊ?5

2.3 氣體泄漏理論基礎(chǔ)-6

2.3.1 有限空間氣體射流-6

2.3.2泄漏量計(jì)算公式-6

2.4 數(shù)值模擬方法-8

2.5燃?xì)饬鲃?dòng)基本方程組-9

2.5.1連續(xù)性方程-9

2.5.2動(dòng)量方程-9

2.5.3能量方程-10

2.5.4狀態(tài)方程-10

2.5.5組分方程-10

2.6本章小結(jié)-10

3 室內(nèi)燃?xì)鈹U(kuò)散的FLUENT模擬計(jì)算-12

3.1 FLUENT軟件簡介-12

3.1.1 初始條件-12

3.1.2邊界條件-12

3.1.3離散化過程及求解步驟-13

3.2物理模型-14

3.3劃分網(wǎng)格-15

3.4 模擬計(jì)算-16

3.5本章小結(jié)-17

4 燃?xì)庑孤U(kuò)散模擬-18

4.1泄漏孔的設(shè)定-18

4.2天然氣和甲烷的物性對(duì)比-19

4.3模型驗(yàn)證-19

4.4燃?xì)庠钚孤┠M-20

4.4.1邊界條件-21

4.4.2收斂判斷-21

4.4.3燃?xì)庠钚孤┠M結(jié)果分析-21

4.5管道泄漏-24

4.6燃?xì)庠詈凸艿佬孤┙Y(jié)果對(duì)比-27

4.7本章小結(jié)-27

5 總結(jié)與展望-28

5.1總結(jié)-28

5.2展望-28

參考文獻(xiàn)-29

致謝-30