海洋平台输气管线泄漏扩散的研究

论文摘要

海洋平台上生产管线系统因腐蚀穿孔、接口及阀门密封材料老化、安装质量不良等原因,易产生穿孔、裂缝或断裂造成气体泄漏,与环境空气混合达到一定浓度时就在平台上形成燃烧爆炸区域,遇到点火源可引起燃烧爆炸事故。为了降低此类事故发生带来的严重后果,对产生泄漏后危险气体的扩散进行深入研究是非常必要的。本文采用流体力学FLUENT软件以直观的方式显示了释放源在常风向和最危险最不利风向下的泄漏扩散情况,以及作为障碍物的平台上一些较大建筑物对天然气泄漏扩散的影响,并进行了模拟分析讨论其气流分布规律和特点。得出了密度场、压力场、速度场等的分析图,以便更好地为安全管理、事故调查分析、工程设计、应急措施及风险评估等提供依据。使用流体力学软件FLUENT按照平台实际情况建立模型,然后对其进行网格划分,进而分析计算。按照平台实际环境设置计算条件,最后可以得出平台平面上各个点密度、温度、压强等详细数据,这些数据以不同的颜色显示分布,简单明了易于结果的观察分析。并可以以FLUENT软件算出的结果作为依据,确定实际海洋平台上的危险地带,然后在此处设置探测器,专门用来探测泄漏扩散气体的浓度,进行实时监测,以便及时采取措施,最大限度的保护人员和设备安全,避免人员伤亡及财产损失。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景
• 1.2 研究的意义
• 1.3 国内外研究的现状
• 1.4 本论文的主要工作
• 第二章 气体泄漏扩散模型与原理
• 2.1 气体泄漏扩散模型的分类
• 2.1.1 连续稳态泄漏与扩散模型
• 2.1.2 有限期间稳态泄漏与扩散模型
• 2.1.3 瞬态泄漏与扩散过程模型
• 2.2 常见气体泄漏扩散模型
• 2.2.1 高速云羽扩散模型
• 2.2.2 重气云扩散
• 2.2.3 非重气云扩散模型
• 2.3 本文扩散模型
• 2.3.1 基本假设
• 2.3.2 扩散模型
• 2.4 毒物泄漏扩散过程简介
• 2.5 泄漏源和扩散模式
• 2.5.1 泄漏源
• 2.5.2 扩散模式
• 2.6 影响气体扩散的因素
• 2.6.1 气象条件因素
• 2.6.2 地表情况
• 2.6.3 泄漏源
• 2.6.4 泄漏气体密度
• 第三章 数值模拟过程
• 3.1 数值法的介绍
• 3.1.1 CFD简介
• 3.1.2 CFD的求解过程
• 3.1.3 CFD软件结构
• 3.1.4 Fluent软件的简介
• 3.1.5 Fluent软件在本论文的数值模拟中的应用
• 3.2 物理模型的建立
• 3.3 网格的划分
• 第四章 数值模拟结果及分析
• 4.1 计算条件
• 4.1.1 各月各向平均风速与最大最小风速
• 4.1.2 气温
• 4.1.3 气压
• 4.1.4 天然气爆炸条件
• 4.1.5 为简化模型所作假设
• 4.2 常风向条件下的模拟结果
• 4.2.1 读入网格文件mixer.mesh
• 4.2.2 网格检查结果
• 4.2.3 出口截面收敛图
• 4.2.4 密度分布
• 4.2.5 压力分布
• 4.2.6 速度矢量场
• 4.2.7 速度分布
• 4.2.8 温度场
• 4.3 危险风向模拟结果
• 4.3.1 读入网格文件mixer. mesh
• 4.3.2 网格检查结果
• 4.3.3 出口截面收敛图
• 4.3.4 密度分布
• 4.3.5 压力分布
• 4.3.6 速度矢量场
• 4.3.7 速度分布
• 4.4 模拟结果的分析
• 第五章 易燃易爆有害气体泄漏后人口避险分析及安全管理
• 5.1 逃生
• 5.1.1 逃跑
• 5.1.2 掩蔽
• 5.1.3 撤离
• 5.2 泄漏灾害预防与应急救援措施
• 5.2.1 预防措施
• 5.2.2 应急救援预备措施
• 5.2.3 出现大面积严重泄漏时现场应急措施
• 5.3 安全管理
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢