燃气管网泄漏分析及稳态泄漏模拟

论文摘要

当今社会,国民经济发展迅速,燃气的使用量日益增长,燃气管道的泄漏事故也频频发生。我国在相应领域内的研究与发达国家相比还有很大差距。本课题是在此背景下,为降低燃气管道泄漏事故发生时所造成的危害并减少经济损失而开展的一项应用型课题。本文以复杂的城市燃气管网系统为研究对象,对燃气管网系统中管道的稳态泄漏情况进行研究,取得了一定的成果。根据燃气管网的特点,确定了燃气参数的求解方法,确定了简化管网系统结构的方法,并根据图论知识构建了具体燃气管网系统的拓扑结构图。以能量方程、动量方程、连续性方程以及气体状态方程为基础,结合有限元节点法进行了燃气管网系统的平差计算。在此基础上并结合相关文献,对燃气管道稳态泄漏时的小孔模型、大孔模型及管道模型进行了求解,根据燃气不同的泄漏状态确定了相对应情况下的质量泄漏率、压力、温度的求解公式,并针对实际的泄漏予以求解及分析。在燃气管网系统稳态泄漏的仿真方面,本文提出了“插管”思路并予以定义,进而根据不同位置的泄漏情况对“插管”思想做了详细的分析。首先根据有限元节点法并应用Visual Basic编程语言编制出模拟管网系统的稳态工况的仿真程序,称之为稳态仿真程序。其次应用“插管”思路作为稳态仿真及稳态泄漏模拟之间的桥梁,使得燃气管网系统的稳态泄漏工况的模拟可以通过所编制的稳态仿真程序来实现。最后对实际的管网系统稳态泄漏情况进行模拟,并进行分析,其结果准确,证明了“插管”思想的合理性。本文编制的稳态仿真程序可用来进行管网系统稳定运行工况的仿真计算；进行的燃气管网稳态泄漏模拟所得出的结论可以用来估算泄漏的危害程度,判断泄漏点所处的位置,及时采取措施,降低泄漏事故所带来的危害。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 国内外燃气管网管道泄漏领域的研究状况
• 1.2.1 国外的研究状况
• 1.2.2 国内的研究状况
• 1.3 本论文的研究目的及内容
• 第二章 燃气管网系统结构的简化及燃气参数的确定
• 2.1 燃气管网系统结构模型的简化
• 2.1.1 实际管网的分类
• 2.1.2 管网系统简化结构的理论
• 2.2 管网系统中燃气参数的确定
• 2.2.1 管输燃气平均密度
• 2.2.2 管输燃气的平均温度
• 2.2.3 管输燃气的运动粘度
• 2.2.4 燃气的压缩因子
• 2.2.5 燃气的摩擦阻力系数
• 2.2.6 声速
• 2.3 本章小结
• 第三章 管道泄漏模型的求解
• 3.1 确定管网的节点压力以及管段流量
• 3.2 求解燃气流速及初始压力
• 3.3 燃气输送管道稳态泄漏模型的研究
• 3.3.1 稳态泄漏的小孔模型
• 3.3.2 稳态泄漏的管道模型
• 3.3.3 稳态泄漏的大孔模型
• 3.3.4 泄漏系数α
• 3.3.5 实例分析与验证
• 3.4 本章小结
• 第四章 燃气管网系统稳态仿真程序开发及验证
• 4.1 编制仿真程序的语言选择
• 4.2 数据库的选取
• 4.3 仿真程序的编制
• 4.4 仿真程序验证
• 4.4.1 低压环状燃气管网的仿真
• 4.4.2 高中压枝状燃气管网的仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 燃气管网稳态泄漏的模拟
• 5.1 有限元节点法求解的拓展及"插管"思想介绍
• 5.2 不同"插管"位置的分析
• 5.3 稳态泄漏的模拟计算
• 5.4 本章小节
• 第六章 结论、展望
• 6.1 结论
• 6.2 待深化解决的问题
• 6.3 论文的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录（攻读学位期间发表论文及科研情况）