基于欧拉-拉格朗日方法的水下气体泄漏扩散行为研究

• 作者: 朱红卫 李新宏 畅元江 陈国明
• 来源期刊: 中国石油大学学报(自然科学版)
• 关键词: 水下气体 羽流 涌流效应 气池 欧拉-拉格朗日方法 计算流体动力学
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 石油机械工程
• 页码范围: 131-137
• 页数: 7页
• 分类号: X937
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2019.01.016

摘要

针对水下气体泄漏扩散问题,基于计算流体动力学(CFD)理论采用流体体积模型(VOF)与离散相模型(DPM)耦合的方法,对气体在水中的扩散过程进行模拟与分析,水和空气作为连续相,泄漏气体作为离散相,离散相粒子与水下气泡具有相同的物理性质,其密度变化服从理想气体状态方程.基于建立的数值模型,研究水下气体羽流的形成和发展过程以及在水面形成的涌流效应,评估气体上浮时间、水面气池尺寸和涌流高度等参数.研究表明:泄漏气体以喷射状涌入水中,上升过程中体积逐渐膨胀增大,运动至水面时形成倒立的锥形羽流结构;气体带动表层水运动,引起羽流两侧表层水回流,在水面产生涌流效应和圆形的气池;涌流高度逐渐增大后呈小幅波动状发展,气池半径逐渐增大后稳定.仿真结果与小尺度实验数据对比验证了数值模型的可行性.