【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于cfd的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法。
技术介绍
1、我国经济的持续、快速增长带动了对石油、天然气需求量的急剧增加，也促进了我国石油天然气管道的建设与发展。油气运输有多种方式，其中管道运输的效率高、费用低且占地面积少，是目前油气运输的主要方式。长输油气管线呈线性延伸，穿越地形地貌、社会环境复杂，沿线环境敏感点众多，如河流、人口密集区与水源地保护区等类型。近年来，随着管线里程和运行时间的增加，世界各地相继发生管线泄漏和爆炸事故，不仅给周围的居民带来严重的安全威胁，也给石油石化生产企业造成巨大的经济损失。
2、据国家管网公开的油气管网设施基础信息可知，截至2022年10月10日，公司原油管道总长已达16307.84公里，成品油管道总长已达25052.308公里。基本形成了贯穿全国、联通海外的输油管网。未来随着需求量的增长，中国输油管道的建设和发展也会迅速增加。在如此大体量的管道总量上，发生管道泄漏事故是在所难免的。航油运输管道按照敷设方式的不同可以简单划分为架空管道和埋地管道，架空管道相比于埋地输油管道通常设置在河流穿跨越地区。受管线老化、地质灾害、洪水冲蚀及第三方破坏等众多因素的影响，河流穿越处管线出现裸露、悬空甚至泄漏的风险不断增加。一旦发生泄漏，泄漏油品会随水流迅速扩散，造成重大的污染事故，影响河流的水质安全。石油进入河流后，会改变水体及底泥的物理、化学性质或生物群落组成，降低水体的使用价值，甚至危害人的健康。
3、但泄漏事故发生后，现场人员进行停输和拦阻操作时大多结合工程经
4、因此，可将泄漏油品的扩散模型与实际河流地形条件相结合来，研究并掌握穿越段管道泄漏与扩散特性，在此基础上确认拦阻设施的合理布控位置。该流程可在泄漏事故发生时，于第一时间较为准确的估算出泄漏量，确定可能泄漏的范围，给出与事实接近的危害评估，并以此针对泄漏事故应急处置提出有效的河道拦阻措施，这对减小泄漏事故造成的影响具有重要的指导意义。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术旨在提供一种基于cfd的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，本专利技术能够针对河流实际地形条件模拟出穿越航油管道泄漏后，不同泄漏时间点时航油在河面的主动扩散与被动漂移过程以及在设置围油栏、吸油毡等拦阻设施时航油的泄漏扩散范围，进一步确认拦阻设施的合理布控位置，为河流穿越段航油管道泄漏后的应急处置措施提供理论依据。
2、本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种基于cfd的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，包括：
3、步骤s10、获取河道区域的真实河道轮廓；
4、步骤s20、确定穿越段航油管道的气候参数、管线运行参数、航油物性参数、泄漏口位置及泄漏口形状尺寸；
5、步骤s30、建立fluent河流穿越段航油泄漏扩散三维数值分析模型；
6、步骤s40、将河流流速、风速、航油泄漏速率、泄漏时间输入fluent设置参数，模拟计算耦合航油主动扩散及被动漂移情况下穿越段航油管道泄漏扩散过程，得到河面航油体积分布随时间变化的扩散过程云图；
7、步骤s50、根据河面航油体积分布随时间变化的扩散过程云图，确认河道拦阻设施的合理布控位置。
8、进一步的技术方案是，所述步骤s10的具体过程为：
9、步骤s11、获取河道地图；
10、步骤s12、对河道地图进行图像二值化处理；
11、步骤s13、从二值化处后的图像中提取河道外缘坐标；
12、步骤s14、根据河道外缘坐标生成真实河道轮廓。
13、进一步的技术方案是，所述步骤s12中运用photoshop将河道地图处理为黑白图像，再运用matlab将该黑白图像转化为二值图像。
14、进一步的技术方案是，所述步骤s20中气候参数包括风速风向、河流流速，所述管线运行参数包括运行内压、油流速度；所述航油物性参数包括密度、动力粘度。
15、进一步的技术方案是，所述步骤s30的建立过程为：
16、步骤s31、运用rhino软件建立现场全尺寸三维数值模型；
17、步骤s32、运用ansys meshing模块对现场全尺寸三维数值模型进行网格划分，对泄漏口及河道出入口处设置面网格尺寸调整进行网格加密，并对河面设置膨胀层；
18、步骤s33、为内部分界面、油气水各相进出口、壁面及计算域创建命名选择，将该网格文件导出并至ansys fluent以进行后续计算设置。
19、进一步的技术方案是，所述步骤s40中fluent设置参数的具体过程为：
20、步骤s41、设置通用部分参数，选取类型为压力基的瞬态求解器，设置泄漏所处地理位置的实际重力加速度；
21、步骤s42、设置模型部分参数，粘性模型选取sst k-omega两方程；多相流模型选取隐式三相vof模型；
22、步骤s43、设置材料部分参数，设置空气、水及航油三相材料的密度及粘度参数；
23、步骤s44、设置边界条件部分参数，设置泄漏口为航油速度入口，河流始端为水流及空气速度入口；设置河流末端为压力出口；设置河流底部、两岸及空域上方为壁面边界条件；
24、步骤s45、设置求解方法，对所有区域进行初始化后选取压力速度耦合方案为simpler算法，空间离散项的气液相界面体积分数选择geo-reconstruct；
25、步骤s46、计算及后处理，设置时间步长为0.01s，开始计算；计算结束后运用tecplot进行后处理，得到河面航油体积分布随时间变化的扩散过程云图。
26、进一步的技术方案是，所述步骤s45中压力速度耦合方案simpler算法计算步骤如下；
27、步骤s451、设定初始的速度场、压力场；
28、步骤s452、根据当前的速度场及压力场，计算动量离散方程中的系数项与常数项；
29、步骤s453、计算伪速度；
30、步骤s454、依次求解压力修正方程、动量离散方程；
31、步骤s455、根据速度求解压力修正方程；
32、步骤s456、对速度进行修正，但不修正压力；
33、步骤s457、求解所有的其他离散化输运方程；
34、步骤s458、判断是否收敛，如果收敛则结束；若不收敛则将计算结果带入步骤s452重新计算。
35、本专利技术具有以下有益效果：
36、1、本专利技术所建立的数值分析模型基于实际的河道轮廓数据，根据无人机航拍或开源数据等途本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于CFD的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于CFD的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，所述步骤S10的具体过程为：
3.根据权利要求1所述的一种基于CFD的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，所述步骤S12中运用Photoshop将河道地图处理为黑白图像，再运用MATLAB将该黑白图像转化为二值图像。
4.根据权利要求1所述的一种基于CFD的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，所述步骤S20中气候参数包括风速风向、河流流速，所述管线运行参数包括运行内压、油流速度；所述航油物性参数包括密度、动力粘度。
5.根据权利要求1所述的一种基于CFD的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，所述步骤S30的建立过程为：
6.根据权利要求5所述的一种基于CFD的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，所述步骤S40中Fluent设置参数的具体过程为：
7.根据权利要求1所述的一种基于CFD的河流穿越段航油泄
...【技术特征摘要】
1.一种基于cfd的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于cfd的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，所述步骤s10的具体过程为：
3.根据权利要求1所述的一种基于cfd的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，所述步骤s12中运用photoshop将河道地图处理为黑白图像，再运用matlab将该黑白图像转化为二值图像。
4.根据权利要求1所述的一种基于cfd的河流穿越段航油泄漏拦阻位置确定方法，其特征在于，所述步骤s20中气候参数包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金荣，王涛，周振，王渊，张乐园，
申请(专利权)人：中航油彭州管道运输有限公司，
类型：发明
国别省市：
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