[发明专利]燃气管道泄漏仿真模拟方法及装置

说明书

本发明公开了一种燃气管道泄漏仿真模拟方法及装置，该方法包括：对燃气管道进行评价单元网格的划分，建立各评价单元内燃气管道三维模型，并对各评价单元内燃气管道三维模型设置观察点；构建燃气管道泄漏扩散状态模型；设置燃气管道的泄漏参数；基于所述燃气管道的泄漏参数及所述燃气管道泄漏扩散状态模型，计算各观察点的泄漏气体浓度，生成显示信息，以根据所述显示信息可视化各观察点的泄漏气体浓度变化。本发明建立燃气管道三维模型并划分网格，选择合适的观察点，分析燃气管道被破坏后泄漏扩散情况，模拟设定燃气管道参数条件下的燃气管道被第三方破坏后的泄漏过程，分析通风条件对天然气扩散的影响情况。

技术领域

本发明涉及燃气管道泄漏技术领域，特别地涉及一种燃气管道泄漏仿真模拟方法及装置。

背景技术

燃气管道作为重要的城镇基础设施，已经遍布城镇的大街小巷。目前燃气管道的铺设方式主要为埋地型，管道长期与土壤接触，受到其中水分和化学物质的氧化腐蚀，以及泥石流和土壤沉降的因素的影响，造成管壁减薄破裂导致气体泄漏。

当燃气管道受到的外部载荷发生破坏时会导致燃气泄漏，由于城镇燃气管道一般位于人员密集的区域，燃气泄漏很容易引起火灾甚至爆炸，将造成严重的人员伤亡和财产损失，因此国内外有大量针对燃气泄漏及后果分析的研究。

现有的管道燃气泄漏分析方法有：(1)假设了天然气管道的泄漏几何区域，基于有限容积原理和多孔介质理论提出了天然气的泄漏控制方程，并且使用软件模拟了埋地天然气管道的泄漏过程；(2)分析了埋地天然气管道的泄漏规律以及泄漏气体在土壤中扩散的主要影响因素，研究了泄漏导致的爆炸和中毒事故的特点；(3)使用液体泄漏及扩散实验平台研究了气体的泄漏和扩散过程，得到了天然气管道泄漏时的变化规律，并且根据实验数据修正了理论计算公式。

上述的管道燃气泄漏分析方法主要侧重于燃气泄漏和扩散过程的模拟，缺乏结合实际工程的泄漏后果的应用分析，没有给出较全面的城市燃气管道第三方破坏引发泄漏流程模拟。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种燃气管道泄漏仿真模拟方法及装置，针对燃气管道不同的泄漏位置、风向等条件下的泄漏浓度，模拟泄漏过程。

本发明第一方面提供一种燃气管道泄漏仿真模拟方法，该方法包括：对燃气管道进行评价单元网格划分，建立各评价单元内燃气管道三维模型，并对各评价单元内燃气管道三维模型设置观察点；构建燃气管道泄漏扩散状态模型；设置燃气管道的泄漏参数；基于所述燃气管道的泄漏参数及所述燃气管道泄漏扩散状态模型，计算各观察点的泄漏气体浓度，生成显示信息，以根据所述显示信息可视化各观察点的泄漏气体浓度变化。

进一步的，当燃气管道内介质的压力与环境压力的比值大于设置阈值时，所述燃气管道泄漏扩散状态模型为：

式中，P₀为环境压力；P为燃气管道内介质的压力；k为气体的绝热指数；C_dg为气体泄漏系数；M为气体摩尔质量；R为气体常数；T为气体温度；A为泄漏点面积；r为泄漏点半径。

进一步的，当燃气管道内介质的压力与环境压力的比值小于等于设置阈值时，所述燃气管道泄漏扩散状态模型为：

式中，P₀为环境压力；P为燃气管道内介质的压力；k为气体的绝热指数；C_dg为气体泄漏系数；M为气体摩尔质量；R为气体常数；T为气体温度；A为泄漏点面积；r为泄漏点半径。