试验研究
成品油在土壤中扩散的数值模拟分析
薛文第1梁永图1何国玺王芳2
解宁1罗鑫楷
解宁等：成品油在土壤中扩敏的数值模拟分析
摘要：为了分析成品油管道泄漏扩散规律，提高事故的应急控制能力，利用COMSOL软件对成品油在土壤中的泄漏过程进行模拟分析，得出了成品油管道发生泄漏后在土壤中的扩散规律。模拟结果表明，成品油在土壤中的扩散率径与泄漏口径、土壤孔隙率成正比例关系，泄漏口径越大，油品扩散半径越大；土壤孔隙率越大，油品扩散半径越大。在无法检测扩散半径的情况下可根据扩散时间进行粗略估算，大体确定事故泄漏扩散范围，为事故处置提供参考。
关键词：成品油管道：泄漏；扩散；孔径；孔隙率 Doi:10.3969/j.issn.10066896.2017.04.008
NumericalSimulationAnalysisofProductOilDiffusioninSoil
Xie Ning,Luo Xinkai,Xue Wendi,Liang Yongtu，He Guoxi, Wang Fang
Abstract: in order to analyze rules of product oil pipeline leakage and diffusion and improve accident emergency control ability, the leakage process of product oil leakage in soil is simulated and analyzed by using the software COMSOL, and the diffusion rule of product oil leakage in soil is got. The results show thet the diffusion radius of product oil in soil is proportional to the leakage pore diameter and the soil porosity. The bigger the leakage pore diameter is, the bigger the oil diffusion radius is; the greater the soil porosity is, the greater the oil diffusion radius is. if the diffusion radius cannot be detected, it can be roughly estimated according to the diffusion time. Then the scope of the leakage accident can be generally determined, which provides reference for the accident treatment.
Key words: product oil pipeline; leakage; diffusion; pore diameter; porosity
为了确保成品油管道的运行安全，国内油气管
道管理公司已若手考虑建立成品油管道的风险管理系统"。因此，有必要对成品油管道泄漏扩散规律进行研究，分析成品油管道泄漏扩散的影响，为管道公司的风险评价提供可靠的依据，同时为管道公司提供合理的处理措施，以减小管道泄漏事故的影响。
1模型建立
利用COMSOL软件建立反映输油管道实际尺寸的几何模型，成品油管道的公称直径为0.4m。在建立模型时做以下简化：①所有流体遵循连续介质假设；②土壤介质和流体均不可压缩，且密度保持不变；③渗流中考虑气、液（油）两相，且每一相的渗流均遵循达西定律；④油品从泄漏口喷出为自
由射流。 2
成品油速度场变化规律
通常情况下，流体在水平等径管内做稳定层流
中国石油大学（北京） 24
万方数据
“华北油田地球物理勘探研究院
运动时，由于该段管内流体存在压差，流体本身具有重力和黏性阻力，使得管内流体无论在层流状态还是端流状态，都是管内中心流速高，管壁流速低且趋于零。假设管道存在一平均直径为0.01m的泄漏口，管内压力为2.026MPa，管内流速为10m/s 管道项部发生泄漏后，停止给管道加压，泄口流速为5m/S。利用COMSOL软件建立输油管道小孔泄漏的二维模型，可得到泄蒲后一段时间内管内表面流速的数值及变化。
当发生泄漏时，在很短的时间内发生泄漏的管壁处流速突然增加，且越靠近泄漏中心的位置流速越大，流速和未发生泄漏时相比明显增加，并且泄漏口处的流速明显高于管内中心流速。接近泄漏中心的位置，泄口处速度最大。接下来在2ms的时间内，泄漏口流速有所降低。虽然泄口管壁处流速有所降低，但仍然高于管内中心流速。发生泄漏 20ms后，管内成品油流速趋于稳定。
当管内成品油流速趋于稳定之后，利用COM-
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