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基于高斯模型的天然气泄漏事故模拟研究

文档作者：魏雪芹1，2 张璇3，4 赵会军1，2 杨帆5 周立辉3，4 袁雄军6 文档来源： 1常州大学石油工程学院2江苏省油气储运重点实验室3长庆油田公司油气工艺研究院4低渗透油气田勘探开发国家工程实验室5长庆油田公司第二输油处6常州大学环境与安全工程学院 6		点击数：	更新时间： 2023年04月13日
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行业论坛魏雪芹等：基于高斯模型的天然气泄漏事故模拟研究
油气田地面工程http://www.yqtdmgc.com
基于高斯模型的天然气泄漏事故模拟研究*
魏雪芹1，2 张璇3，4 赵会军1，2 杨帆5 周立辉3，4 袁雄军6
摘要：为分析天然气泄漏事故的危险性，以天然气净化分离器为研究对象，利用高斯烟羽模型
描述天然气泄漏的运动扩散规律，运用VB 编程和MATLAB 语言开发了净化分离器泄漏扩散模
拟软件，研究光照、风速、昼夜和泄漏压力等因素对泄漏后果的影响。研究表明：光照越强泄
漏扩散范围越大，并且弱光照泄漏的危害大于强光照；泄漏扩散距离随风速的增大呈现先减小
后增大的变化趋势，在风速逐渐增大的过程中，存在危险风速，此时泄漏物浓度最高；白昼泄
漏的影响范围要远大于夜间，但夜间天然气的泄漏比白昼更具危险性。
关键词：天然气泄漏；净化分离器；高斯烟羽模型；模拟分析
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
天然气是易燃品，一旦泄漏极易造成火灾、爆
炸等严重后果。天然气泄漏之后扩散范围的研究是
进行危险源评价、制定事故应急预案及统计损失后
果的工作基础。净化分离器是天然气生产处理过程
中的关键设备，以净化器为研究对象，假设净化分
离器泄漏过程为连续性点源泄漏，随着空气的不断
掺入，天然气泄漏后将形成气云烟羽，在环境湍流
的驱动作用下，其扩散规律符合环境湍流扩散。基
于高斯模型运算量小、实验值相对准确等特点，选
用高斯烟羽模型模拟泄漏事故后果[1]。采用高斯烟
羽模型描述其泄漏扩散规律，结合开发的模拟软件
分析光照、风速、昼夜、泄漏压力等因素对泄漏后
果的影响，可为天然气泄漏的风险评价及风险预防
提供参考。
1 泄漏速率计算
天然气泄漏速率和流动状态相关，因此应先判
断泄漏气体的流动状态，再计算不同流动状态下的
泄漏速率[2]。当
p0
p ≤ é
ë ê
ù
û ú
2 γ + 1
γ
γ - 1
（ p0 是环境压力，
Pa ； p 是容器绝对压力， Pa ； γ 是泄漏介质的绝
热指数） 时，定义流动状态为音速流动；反之，定
*基金论文：建筑消防工程技术公安部重点实验室开放课题“化工园区火灾扩散效应研究”（KFKT2014MS02）；科技支撑计
划（社会发展）“化工园区区域性风险定量化评估方法与技术研究”（CE20155025）。

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