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基于高斯模型的天然氣泄漏事故模擬研究

文檔作者：魏雪芹1，2 張璇3，4 趙會(huì)軍1，2 楊帆5 周立輝3，4 袁雄軍6 文檔來源： 1常州大學(xué)石油工程學(xué)院2江蘇省油氣儲(chǔ)運(yùn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3長慶油田公司油氣工藝研究院4低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室5長慶油田公司第二輸油處6常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院 6		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年04月13日
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行業(yè)論壇魏雪芹等：基于高斯模型的天然氣泄漏事故模擬研究
油氣田地面工程http://www.yqtdmgc.com
基于高斯模型的天然氣泄漏事故模擬研究*
魏雪芹1，2 張璇3，4 趙會(huì)軍1，2 楊帆5 周立輝3，4 袁雄軍6
摘要：為分析天然氣泄漏事故的危險(xiǎn)性，以天然氣凈化分離器為研究對(duì)象，利用高斯煙羽模型
描述天然氣泄漏的運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散規(guī)律，運(yùn)用VB 編程和MATLAB 語言開發(fā)了凈化分離器泄漏擴(kuò)散模
擬軟件，研究光照、風(fēng)速、晝夜和泄漏壓力等因素對(duì)泄漏后果的影響。研究表明：光照越強(qiáng)泄
漏擴(kuò)散范圍越大，并且弱光照泄漏的危害大于強(qiáng)光照；泄漏擴(kuò)散距離隨風(fēng)速的增大呈現(xiàn)先減小
后增大的變化趨勢，在風(fēng)速逐漸增大的過程中，存在危險(xiǎn)風(fēng)速，此時(shí)泄漏物濃度最高；白晝泄
漏的影響范圍要遠(yuǎn)大于夜間，但夜間天然氣的泄漏比白晝更具危險(xiǎn)性。
關(guān)鍵詞：天然氣泄漏；凈化分離器；高斯煙羽模型；模擬分析
Doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2017.07.002
Simulation Study on Natural Gas Leakage Accidents Based on Gaussian Model
Wei Xueqin，Zhang Xuan，Zhao Huijun，Yang Fan，Zhou Lihui，Yuan Xiongjun
Abstract：In order to analyze the risk of natural gas leakage accidents，the natural gas purification separator
is studied as the object to describe the natural gas leak age diffusion law by using Gaussian plume model．
VB programming and MATLAB language are used to develop the simulation software of the leakage and
diffusion of the purification separator to study the influence of illumination，wind speed，day and night
and leakage pressure on the leakage consequence．Studies show that the stronger the illumination is，the
greater the leakage diffusion scope is，and the danger of weak illumination is bigger than that of strong illumination;
with the increasing wind speed，the leakage diffusion distance increases first and then decreases，
and during the process of wind speed increasing，dangerous wind speed exists and the leakage concentration
is the highest at this time; the influence scope of leakage in the daytime is much bigger than that at
night，but the natural gas leakage at night is more dangerous than that in the daytime．
Key words：natural gas leakage；purification separator；Gaussian plume model；simulation analysis
天然氣是易燃品，一旦泄漏極易造成火災(zāi)、爆
炸等嚴(yán)重后果。天然氣泄漏之后擴(kuò)散范圍的研究是
進(jìn)行危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)、制定事故應(yīng)急預(yù)案及統(tǒng)計(jì)損失后
果的工作基礎(chǔ)。凈化分離器是天然氣生產(chǎn)處理過程
中的關(guān)鍵設(shè)備，以凈化器為研究對(duì)象，假設(shè)凈化分
離器泄漏過程為連續(xù)性點(diǎn)源泄漏，隨著空氣的不斷
摻入，天然氣泄漏后將形成氣云煙羽，在環(huán)境湍流
的驅(qū)動(dòng)作用下，其擴(kuò)散規(guī)律符合環(huán)境湍流擴(kuò)散?；?
于高斯模型運(yùn)算量小、實(shí)驗(yàn)值相對(duì)準(zhǔn)確等特點(diǎn)，選
用高斯煙羽模型模擬泄漏事故后果[1]。采用高斯煙
羽模型描述其泄漏擴(kuò)散規(guī)律，結(jié)合開發(fā)的模擬軟件
分析光照、風(fēng)速、晝夜、泄漏壓力等因素對(duì)泄漏后
果的影響，可為天然氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防
提供參考。
1 泄漏速率計(jì)算
天然氣泄漏速率和流動(dòng)狀態(tài)相關(guān)，因此應(yīng)先判
斷泄漏氣體的流動(dòng)狀態(tài)，再計(jì)算不同流動(dòng)狀態(tài)下的
泄漏速率[2]。當(dāng)
p0
p ≤ é
ë ê
ù
û ú
2 γ + 1
γ
γ - 1
（ p0 是環(huán)境壓力，
Pa ； p 是容器絕對(duì)壓力， Pa ； γ 是泄漏介質(zhì)的絕
熱指數(shù)） 時(shí)，定義流動(dòng)狀態(tài)為音速流動(dòng)；反之，定
*基金論文：建筑消防工程技術(shù)公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題“化工園區(qū)火災(zāi)擴(kuò)散效應(yīng)研究”（KFKT2014MS02）；科技支撐計(jì)
劃（社會(huì)發(fā)展）“化工園區(qū)區(qū)域性風(fēng)險(xiǎn)定量化評(píng)估方法與技術(shù)研究”（CE20155025）。

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