阴极保护在长输管线上的应用

城市燃气管网是城市的重要基础设施之一,担负着输送能源的重要工作,是城市生存和发展的必要保障,是城市的"生命线"之一.燃气管道埋设于地下,长期受到外部土壤和内部介质的强烈腐蚀,如果没有适当的防腐措施,就会经常发生腐蚀泄漏,引发火灾、爆炸、中毒等恶性事故.因此,埋地钢管的防腐是城市燃气管网建设施工中的一个重要组成部分.     

埋地天然气管道泄漏量计算与分析

为计算埋地天然气管道泄漏量,获得合理的埋地管道泄漏计算模型与埋地管道土中天然气吸收量,通过分析燃气管道泄漏的模型划分标准,建立等温与等熵模型计算小孔泄漏量。结合天然气管线泄漏强度的实验数据进行对比分析,得出了等熵与等温模型分别为实际小孔泄漏量的上下限;利用菲克定律推导埋地管道泄漏扩散浓度方程,并分析扩散范围,结合工程实例对泄漏量进行计算分析。研究结果表明,小孔泄漏孔径越小,处于爆炸浓度极限的时间越长,危险性越高。根据埋地管道周围土中各点天然气浓度分布规律,提出了土壤吸收量计算方法,改进了地面蒸气云泄漏质量计算方法,结合工程实例定量地给出了土壤的天然气吸收率。     

土壤地下空间耦合下天然气泄漏扩散数值模拟

随着燃气管道数量和规模的增加,由于燃气泄漏至相邻地下空间导致燃气爆炸的事故日益突出。为了研究天然气管道泄漏后气体在土壤和地下空间耦合下的扩散过程及规律,本文采用COMSOL软件中建立燃气管道泄漏在土壤和阀门井中扩散的数学模型,分别研究不同管道压力、土壤孔隙率、泄漏口到阀门井水平距离对燃气泄漏扩散的影响,结果表明：随着管道压力和土壤孔隙率的增加,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间相应减小;不同孔隙率条件下阀门井内甲烷摩尔分数差值逐渐稳定在一个定值;泄漏位置距离地下空间小于12.5 m时,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间小于7天,距离大于12.5 m时阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限需要一周以上的时间。     

基于北斗的地下管网监测预警关键技术及应用

针对城市建设中经常出现挖损管线、管线老化泄露等情况,政府管理部门迫切需要一种手段,将城市中所有地下管网管理起来,本文基于北斗卫星导航系统、地理信息系统、物联传感、移动通信等技术,进行地下管网监测预警关键技术研究,在频发人员伤亡的排水防涝、燃气泄漏领域,部署探测、监测、预警等各类型北斗终端,实现城市重点区域排水和燃气管网探测、监测和预警,有效减少地下管网事故,力促北斗导航服务模式和产品创新,提升地下管网监测预警水平方面做出实践.     

街道峡谷内机动车排气污染物的扩散规律

通过数值计算的方法分析了城市街道峡谷内机动车排气污染物的扩散特性.对不同风速条件下高宽比为3:1的单车道街道峡谷内的机动车排气污染物的扩散规律进行了研究;讨论了在街道高宽比为3:2的双车道街道峡谷内,污染源的位置及强度对街道内机动车排气污染物分布及扩散的影响.研究工作给出了特定街道峡谷内的机动车排气污染物的分布特征及扩散规律,可以为城市街道峡谷的环境控制提供依据.     

浅谈燃气管网巡线管理

随着城市燃气的快速发展,燃气管网的分布越来越密,范围越来越大,随着国家工业化进程的加速,大量工厂都建在远离城市的位置,燃气管网也都延伸到城市以外,加上城市建设的快速发展,使得道路的宽度和燃气管道的埋深发生较大的变化,这就都会影响地下燃气管网的安全运行。所以,如何加强巡线管理,确保燃气管网的安全运行,就显得很重要。     

应用不同湍流模式预测城市街道峡谷的大气环境

应用标准k-ε模型及其修正模型了城市街道峡谷的大气流动和汽车排放污染物浓度场分布，并与风洞实验结果进行对比，计算结果与实验结果总体上非常一致。在街道峡谷的外围流场，修正模型明显优于标准模型，但在街道峡谷内部的浓度场分布，不同模型在建筑物顶部和地面附近存在明显差别。在地面附近，标准模型与实验结果吻合更好，这反映了由于建筑物或建筑群的存在改变了流动结构，使流动不能充分发展，因而应用不同模型得到的规律性认识与充分发展的流动有所不同。考虑到人的活动主要集中在地面附近，标准k-ε模型仍然值得首选。     

兰州城区街道峡谷内流场及机动车排放污染物扩散规律研究

利用数值模拟方法对兰州城区街道峡谷内流场及机动车排放污染物扩散特征与街道峡谷风场、几何结构及两侧建筑物对称性这间的复杂关系进行了数值实验。结果表明：在街道峡谷特殊地形和当地气象条件共同作用影响之下，峡谷内会形成一个完整的涡旋流场，其强度随着街道两侧建筑物屋顶来流强度的增大而增大，机动车排放污染物浓度的高层建筑物背风面及街道地面产生堆积，形成高浓度区，随着建筑物屋顶来流风速的增大，涡旋强度增大，湍流混合加强，大气扩散速率增大，峡谷内污染物浓度相对减小。     

城市峡谷热容量的数值模拟

考虑了城市峡谷的阴影和辐射吸收效应,对城市的热容量、位温分布、辐射量以及感热通量进行了数值模拟,结果表明,白天城市峡谷使城市热容量更大,夜晚城市呈现中性大气边界层,城市峡谷是城市感热通量的主要来源,因此,在研究城市气象时不能忽略城市峡谷的影响。     

城市街道峡谷内大气污染扩散模式

对城市街道峡谷内大气污染的扩散模式进行了探讨,指出了应用模式一般是针对特殊的街道峡谷问题而设计的,属于半经验模式;CFD模式可以对复杂的街道峡谷内扩散问题进行微观的研究,是今后的发展趋势;物理模拟则可以对大气扩散问题进行详细研究。     

不同形式的高架桥对街道峡谷气流和污染物分布的数值分析

应用计算流体力学（CFD）软件FLUENT模拟了不同形式的高架桥在街道峡谷中的气流和污染物分布的状况.该高架桥的不同形式包括：高架桥的高度、高架桥的宽度以及高架桥是否有污染源.采用标准k-ε模型与离散相模型对街道峡谷内部气流运动及污染物浓度分布进行了模拟计算,并分析了高架桥对风场及污染物扩散的影响.     

城市燃气管网的故障传播模型

燃气管网的局部破裂可能导致大片区域发生停气事故.为了模拟城市燃气管网破裂泄漏的故障传播范围及影响程度,进而为事故的预防工作提供科学的依据,该文综合研究了2种情况,即燃气管网节点破裂和管段破裂,把管段及节点计算流量子模型、燃气泄漏子模型以及管网压力分布计算子模型有机结合起来,建立了城市燃气管网的故障传播模型.并在此基础上进行了实际燃气管网的计算与分析.结果表明: 该模型能够有效地预测燃气管网破裂泄漏的故障传播范围和影响程度.     

埋地管道泄漏数值模拟分析

针对不同因素对管道泄漏工况的影响进行了模拟研究。管道的铺设方式一般为埋地铺设,长时间埋地管道会因为外力破坏或管道自身老化、腐蚀穿孔等因素造成管道泄漏。管道泄漏时会造成重大压力损失和管道流体的损失,管道大孔泄漏后容易在地面上被检测出来,小孔泄漏不容易被检测出来。因此采用数值模拟方法,通过模型简化,同时考虑计算精度和计算成本,建立了埋地管道小孔泄漏扩散模型。分别研究泄漏压力、泄漏孔径、管道埋深、土壤性质、环境温度、泄漏孔形状和障碍物等因素对埋地管道泄漏扩散的影响。     

基于SAFETI模拟的大气条件对天然气扩散影响的研究

为了确定在大气条件影响下天然气泄漏的燃烧影响和毒性影响,采用高斯模型对天然气泄漏后的扩散进行分析,确定了大气对其浓度分布影响的两大因素:风速和大气稳定度。通过SAFETI软件对容器内天然气瞬时泄漏的场景进行模拟,并结合控制变量法对模拟结果"泄漏发生18.75 s时,浓度4.4×10~(-2)天然气云的水平分布情况"、"下风向最大爆炸半径天然气浓度随时间变化的关系"进行分析,研究了天然气扩散过程中受风速和大气稳定度影响的浓度变化趋势和扩散分布规律。研究得出:天然气在泄漏的过程中,以聚集再分散的方式进行扩散,天然气总体分布的几何中心向下风向移动;泄漏天然气在扩散过程中,扩散速度随着风速和大气稳定度的增大而增大;天然气聚集的饱和浓度,随着风速的增大而增大,随着大气稳定度的增大而减小;在一定的时间内,风速越大,大气稳定度越大,天然气的扩散范围越大。     

街道峡谷内机动车排放污染物的数值模拟

针对典型的平顶和坡顶的城市街道峡谷结构，通过求解二维和三维不可压缩N-S方程、湍流模型方程及对流扩散方程，数值模拟了街道峡谷内的流场及机动车排放污染物的对流扩散．结果表明，使用二维和三维数学模型所计算的两边为平顶建筑的街道峡谷内污染物浓度不同；而两边为坡顶和平顶建筑的街道峡谷内的背风面污染物的浓度，在相同的气象条件下，三维数学模型数值模拟结果基本一致。     

街道峡谷空气温度预测模型的建立及验证

根据热平衡原理及大气边界层理论建立了较简便的城市街道峡谷环境空气温度预测模型.模型综合考虑了建筑对太阳辐射的遮挡作用、辐射在建筑表面与路面间的多次反射和人为散热对局地热环境的影响.此外,模型中采用经典的大气边界层动力学模型,实现了不同大气稳定度下街道峡谷与大气近地层间的热量交换模拟.通过对哈尔滨市某街道峡谷的实地测量,对模型预测结果进行了验证.实测结果表明,本文的模型在无降雨时可以较好地预测城市街道峡谷中的热岛强度.而在发生降雨时,由于热岛现象基本消失,本文模型的预测结果会高于实测值.     

中压燃气泄漏爆炸对地下空间安全韧性影响

地下空间中压燃气管线泄漏极易引发重大火灾爆炸事故。该文参考真实地下空间建筑结构建立物理模型,采用CFD模拟仿真计算用户端中压燃气泄漏扩散和空间爆炸情形,结合地下空间安全性能的特点,从韧性角度分析事故后果对地下空间安全性能的影响。研究认为,在设定的泄漏源和空间环境下,泄漏2和210 s是2个重要的临界时间点, 2 s时地下空间发生泄漏的熟食操作间内燃气浓度逐渐达到爆炸下限, 210 s时地下空间大厅区域燃气浓度逐渐达到可燃浓度下限。熟食操作间内燃气爆炸超压约为12 kPa,大厅顶部1.0 m厚度燃气爆炸超压约为24 kPa,前者对地下空间结构稳定性影响较小,后者对建筑物结构有一定损坏,空间对事故灾害的承受和吸收能力。地下空间商品耐火性差可能引发火灾事故,加深对空间安全韧性的影响。燃气泄漏爆炸事故影响地下空间的承受能力、吸收能力和恢复能力,据此提出燃气事故对地下空间安全韧性的表征曲线。认为空间安全韧性是燃气泄漏时长的函数,事故后果从形成危险域突变为爆炸、爆燃的关键是遇到点火源。事故后果越严重恢复时间越长、成本越高,恢复后空间性能优于事故之前。提出提升空间韧性的关键措施依次为及时关停泄漏源、强化通风避免形成可燃蒸气云、控制点火源、增设泄压面积、提高空间防火性能。     

基于动态贝叶斯网络的燃气管网燃爆风险分析

针对传统风险分析方法无法实现动态评估的局限性，提出了基于动态贝叶斯网络的燃气管网风险分析模型.基于管道失效原因与事故后果，构建了事故演变全过程网络结构，并运用马尔科夫理论将演变全过程与时间相关联，最终建立了动态贝叶斯风险分析模型.该模型基于贝叶斯理论进行泄漏、致灾模式及后果节点的概率计算，实现了对燃气管网事故的原因诊断及事故发展态势预测.以松原"7.4"燃气爆炸事故为例，应用本模型演示了燃气管网事故推演技术，结果表明:事故是由第三方施工破坏引发燃气泄漏，由于燃气在土壤中的扩散范围不断扩大，扩散范围内受限空间数量不断增加，人员活动情况也更加复杂，进而增大了燃气聚集与点火概率；结合事故现场条件，本模型对这起爆炸概率进行了推演，认为此次燃气爆炸概率将在泄漏60 min后达到42.3%，高于安全泄放概率；该结果与真实情况基本相符，进一步验证了模型的可行性与可靠性.      

街道峡谷形态对污染物扩散的数值模拟

机动车排放的尾气污染物,在城市街道峡谷内的稀释扩散及分布特性,主要由街道内流动结构决定,而街道布局和结构对流动结构有重要影响。基于二维不可压缩流动的Navier-Stocks方程、污染物组分输运方程及标准k-?湍流模型,获取所构建模型的数值解。采用验证的模型参数,构建了9种2类高宽比H/W为1的二维城市街道截面形态构造,在来流平均风速为3 m/s情况下,研究了街道截面形态对机动车尾气污染物扩散传递的影响。结果表明:下沉式道路结构不会改变街道峡谷内主涡结构和污染物分布;随着下沉深度的增加,机动车道内污染程度将进一步加剧;廊道内污染物浓度分布受廊道高度的影响较大,其人行呼吸高度处背风侧附近污染物浓度值相对参考工况增加大约5%,廊道深度对街谷内污染物扩散影响不大。     

城市街道内污染物扩散的数值模拟

随着我国城市汽车保有量的迅速攀升,城市中心区的空气质量与生态环境急剧恶化.利用CFD数值模拟研究街道峡谷污染物的扩散问题,对比分析了开放街道峡谷和城市街道峡谷污染物的扩散问题,证明了计算域和入流边界处湍动能k和湍动能耗散率ε取值的重要性.计算结果与经典风洞实验符合很好,证实了相同条件下城市街道峡谷的背风墙和迎风墙上的污染物浓度均大于开放街道峡谷的相应值.利用3维建筑群计算实例,指出了寻求建筑群优化布局对减小小区污染的重要性.