Fluent 掺氢天然气管道泄露扩散过程仿真(一)

本案例对埋地掺氢天然气管道在土壤多孔介质影响下的气体泄漏扩散规律展开了仿真计算。主要涉及到多孔介质，组分传输，局部初始化三个部分。计算模型依据相关文献进行设置，对掺氢20%的天然气泄漏扩散情况展开分析，通过对该案例的学习与掌握，后续可以对制定管道泄露应急决策方案进行相关指导。

1 workbench 设置

本案例的计算模块如下图所示：

2 SCDM 设置

2.1 导入几何

依据相关文献，对几何模型进行建立，其中管道为wall，y轴上方壁面为压力出口，其他面位symmetry，管道泄露孔为φ=10mm的压力入口，具体几何尺寸如下：

2.2 网格设置

采用Fluent meshing进行网格划分，对泄漏孔附近网格进行加密，具体的网格划分如下图所示：

3 FLUENT 设置

3.1 General设置与网格导入

首先导入网格，因为是研究扩散规律，因此需要开始瞬态，具体设置如下图所示。

3.2 模型设置

此处对模型进行设置，首先对湍流模型进行设置，选择SSTkw作为计算模型，具体设置如下图所示： 

然后打开组分输送模型，具体设置如下所示:

3.3 材料设置

此处对材料进行设置，此处需要添加CH4与H2，具体设置如下图所示： 

添加以上两种材料后，便需要进一步对混合物材料展开设置，具体设置如下图：

3.4 多孔介质设置

此处选择土壤区域，勾选多孔区域，对粘性阻力和惯性阻力进行如下图所示的设置，孔隙率选择0.43，并进一步勾选固体材料，进行编辑，具体设置如下图所示：

3.5 边界条件设置

需要对压力入口进行设置，压力入口为0.4MPa，具体设置如下图： 

对压力入口的组分构成进行设置，勾选摩尔分数指定组分，ch4为0.8，h2为0.2，具体设置如下图：

3.6 初始化设置

首先进行标准初始化设置，具体设置如下图： 

3.7 计算设置

此处进行的计算设置如下：

4 后处理结果

4.1 后处理结果

对管道泄露扩散仿真的计算结果进行可视化处理，土壤中的CH4浓度结果云图如下图所示：

3000s计算结果

扩散过程云图动画结果如下图所示：

https://mp.weixin.qq.com/s/we5K_FCMA5tlKadi1YSrkw