一種液烴管道泄漏量測算方法與流程

本發明涉及管道泄漏領域，特別是關于一種液烴管道泄漏量測算方法。
背景技術：
：能源行業輸送液態流體的管道主要包括原油管道、成品油管道、集輸管道、輕烴管道、LPG管道和LNG管道等，均屬于液態烴類管道。液烴管道因其地位特殊，管中液體極易燃易爆，又常大流量高壓輸送，泄漏后果嚴重，潛在危害大。國內外與管道泄漏相關的研究主要集中在泄漏檢測與定位領域，針對泄漏量計算的相關研究幾乎是空白的。同時，針對管道泄漏過程的相關研究也只停留在較為基礎的階段，因考慮的影響因素較少、對泄漏過程流體流動狀態刻畫較為簡單，研究結果與實際管道的泄漏過程相差較大。目前研究液烴在泄漏過程中的累計泄漏量方法較少，僅有的相關研究提出可通過穩態計算、數值模擬、統計分析、事后估計、實驗分析等泄漏量計算方法，但都存在誤差較大或無法應用于工程實際的缺點。下面對幾種主要的計算方法做簡單介紹。(1)解析法將泄漏過程當作一維穩定管流的小孔出流，利用伯努利方程計算水平和傾斜管道液烴在泄漏點的泄漏速率與泄漏量。解析法求解泄漏量時只能計算出管道處于穩定運行狀態下的泄漏總量，計算方法簡單，但是誤差大，且該方法只有事先確定發生泄漏的時間才能準確計算出泄漏量。(2)數值模擬法數值模擬法是基于流體力學的基本理論，建立微分方程模型，利用數值模擬方法計算泄漏量。該方法的不足之處為模型中的環境壓力及泄漏孔出流系數常為定值，無法反映孔口出流與管外滲流擴散的耦合效應，也未考慮液烴溫度變化對泄漏產生的影響，且模型規模變大之后，數值模擬難度大，如長管道、多邊界等很難快速模擬。(3)統計學法影響泄漏量的因素多，因此有學者采用信息系統或統計學方法預測泄漏量，如KimB利用統計模型預測管道發生故障時的漏油量。基于特定輸油管道的基礎參數和故障數據，采用雙參數韋伯分布(WeiBullDistribution)預測液烴的泄漏量。但是該方法必須有足夠的樣本數據來構造韋伯分布，且只能針對特定管道對泄漏事故中的總泄漏量給出估計，通用性較差。(4)間接計算法直接計算難度大，因此有學者提出了間接計算泄漏量的模型，劉國華提出在確定了浸油土壤邊際曲線y＝ax2后，將其繞y軸旋轉360°后，再由定積分旋轉體體積公式求得浸油土壤體積。根據測算的含油土壤體積，通過環形分層多點取樣采樣方法得到單位浸油土壤的密度及含油率，估算液烴總泄漏量。但是此方法是事后估計法，無法給出泄漏過程中的泄漏速率和實時累計泄漏量，同時，模型也沒有考慮泄漏過程中液烴蒸氣在空氣中的擴散損失，因此實際應用價值不足。(5)實驗分析法張蓉愛在實驗室建立管道泄漏實驗模型，確立了泄漏量與泄漏孔的大小、流體的密度、黏度、管內壓力以及流體的平均流速等因素的關系，但數學模型是基于伯努利方程的小孔穩態出流模型，實驗測定的是出流系數。JasperA用實驗對上、下游閥門操作時的泄漏量的影響進行了研究，泄漏量靠重力儀測得，并未給出理論分析和計算模型。付建民搭建液相管道小孔泄漏實驗系統研究管道流量及壓力對管內液體壓力及泄漏速率變化的影響規律，提出了小孔泄漏穩定壓力計算經驗公式，但并未給出泄漏量計算公式，也不能用于預測泄漏過程瞬態壓力變化。然而，實驗研究無法真實還原管道泄漏的實際工況，且存在多種人為誤差，無法用于實際管道泄漏量的測算。技術實現要素：針對上述問題，本發明的目的是提供一種液烴管道泄漏量測算方法，針對液烴管道泄漏過程中的泄漏量進行實時測算，分析了多種邊界條件下的邊界點計算方法，準確性高。為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種液烴管道泄漏量測算方法，特征在于其包括以下步驟：1)首先建立泄漏管道的通用物理模型；2)根據建立的泄漏管道的通用物理模型，建立泄漏管道中各管段的連續數學模型，得到描述管內油流的控制方程；3)采用各管段統一時步法對泄漏管道和時間域進行網格劃分，得到離散的計算區域；4)采用特征線法，將步驟2)中建立的泄漏管道的連續數學模型進行離散化，得到描述管內油流控制方程的特征方程；5)根據步驟3)中的網格劃分結果，將步驟4)中得到的管內油流控制方程的特征方程轉換為離散格式；6)根據步驟1)建立的通用物理模型中各管段的相鄰處不同的邊界類型，確定不同邊界條件，并建立其離散格式；7)根據步驟5)中得到的管內油流控制方程的離散格式以及步驟6)中確定的各邊界條件對管道全線進行水熱力耦合模擬計算，得到泄漏過程中所需相應計算時間內泄漏管道的泄漏量。所述步驟2)中，管內油流的控制方程包括管內油流的連續性方程、動量方程和換熱方程；其中，管內油流的連續性方程為：管內油流的動量方程為：管內油流的換熱方程為：式中，t為時間，單位為s；ρ為油品在管截面上的平均密度，單位為kg/m3；x為距泄漏管段起點的距離，單位為m；v為管內油品的平均速度，單位為m/s；A為泄漏管段截面積，單位為m2；g為重力加速度，單位為m/s2；θ是泄漏管段與水平方向的夾角，單位為rad；D為管內徑，單位為m；λ為達西摩阻系數；q為油品與單位面積管壁單位時間內的熱流密度，單位為W/m2，T為管內油品平均溫度，單位為℃；αp為油品的膨脹系數，單位為℃-1；c為油品的比熱容，單位為J/(kg·℃)；ao,g為壓力波在不同介質中的傳播速度，單位為m/s；ρo為不同批次的油品密度，單位為kg/m3；ko為對應批次油品的彈性模量，單位為Pa；Dg為不同管段直徑，單位為m；Eg為對應管段的楊氏彈性模量，單位為Pa；δg為對應管段的壁厚，單位為m。所述步驟4)中，得到的管內油流控制方程的特征方程為：C+特征方程：C-特征方程：v特征方程：所述步驟5)中，得到的所述控制方程的離散格式為：C+特征方程：C-特征方程：v特征方程：式中，Δx為空間步長，單位為m；Δt為時間步長，單位為s；f為列賓宗摩阻系數；w分別為管道橫截面，單位為m2；分別為節點P處j+1時刻的流量，壓頭，溫度和壓力；分別為節點A處j時刻的流量，壓頭，溫度和壓力；分別為節點B處j時刻的流量和壓頭。所述步驟6)中，得到的邊界條件包括上下游邊界、閥門邊界、變徑點邊界、泄漏點邊界、混油邊界和液柱分離邊界。所述上下游邊界中，上、下游邊界節點的壓頭和流量計算公式分別為：式中，分別為管段i的第N個節點處j+1時刻的壓頭和流量，也即管段i上游邊界的壓頭和流量；分別為管段i的第N-1個節點處j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為管段i+1的第0個節點處j+1時刻的壓頭和流量，也即管段i上游邊界的壓頭和流量；分別為管段i+1的第1個節點處j時刻的壓頭和流量方程的系數；所述閥門邊界中，閥門邊界節點的壓頭和流量的計算公式分別為：式中，分別為閥門上游邊界在j+1時刻的壓頭和流量；分別為閥門上游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為閥門下游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為閥門下游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；Qp為閥門處的流量；所述變徑點邊界中，變徑點處壓頭和流量的計算公式為：式中，分別為變徑點上游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為閥門上游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為閥門下游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為閥門下游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；Hp、Qp分別為變徑點上下游處的壓頭和流量；所述泄漏點邊界中，泄漏點處壓頭和流量的計算公式為：且泄漏點處壓頭Hp為：式中，分別為泄漏點上游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為泄漏點上游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為泄漏點下游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為泄漏點下游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；H0為泄漏孔外部的壓頭，單位為m；C0為泄漏孔的流量系數，且C0＝αCdw≈0.6～0.65w；qP為泄漏孔處瞬時泄漏流量，單位為m3/s；所述混油邊界中，混油邊界的壓力和流量計算公式為：其中，ρA為前行油品的密度，kg/m3；ρB為后行油品的密度，kg/m3；β＝ρA/ρB；Z為混油邊界處的高程，單位為m；分別為混油界面點上游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為混油界面點上游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為混油界面點下游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為混油界面點下游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；Pp、Qp分別為混油界面點的壓力和流量；所述液柱分離邊界中，液柱分離邊界節點的計算方法為：式中，分別為液柱分離點上游邊界在j+1時刻的壓頭和流量；分別為泄漏點下游邊界在j+1時刻的壓頭和流量；分別為液柱分離點上、下游邊界在j時刻的流量；Hvapor為液體飽和蒸汽壓力，單位為m；分別為液柱分離點在j時刻的速度；ψ為加權因子，且0.5<ψ<1。所述步驟7)中，對管道全線進行水熱力耦合模擬計算的方法包括以下步驟：①首先確定管道全線的基本參數，包括管道直徑、管長、管道里程和高程；②根據管道全線的基本參數，確定該管道物理模型中的相應物理單元，根據步驟6)中的邊界條件處理方法，設置相應的邊界條件和初始條件；③根據當前溫度，計算管道內油品的物性參數，包括油品密度ρ、粘度μ和列賓宗摩阻系數f；④判斷當前節點是否發生液柱分離，若發生液柱分離，則采用液柱分離的邊界條件計算該節點當前時步的壓力和流量值；若沒有發生液柱分離，則根據當前時步各節點的油品物性，計算管道各節點當前時步的壓力和流量值；⑤根據各節點當前時步的壓力和流量值，采用v特征方程計算各節點油品當前時步的溫度值；⑥判斷所得到的溫度值是否收斂，如果是，表明當前時步下各管段節點的溫度均計算完畢，進入步驟⑦，如果否，則返回步驟③，將得到的溫度值返回繼續進行油品物性計算，直到收斂；⑦確定當前時步油品批次界面位置，并根據得到的溫度值以及泄漏點的邊界條件計算當前時步的泄漏量；⑧對以后每一時步重復步驟③～⑦，直至達到設定的計算時間。本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明由于建立了泄漏管道的通用物理模型，包括了各種管道元件對泄漏管道的影響，可以準確描述管道破損處流體的流動狀態。2、本發明由于根據物理模型對泄漏出流瞬態過程進行研究，建立了泄漏過程的數學模型，得到描述管內油流的控制方程，實現了對泄漏過程中的泄漏狀態進行描述。3、本發明由于針對泄漏管道中不同管段的邊界條件進行了研究，給出了不同邊界條件下的計算方法，使得泄漏量的計算更加精確。4、本發明由于將泄漏管道處的控制方程和各種邊界條件結合起來，對管道全線進行水熱力耦合模擬，得到了不同狀態下管道泄漏量的實時計算，計算結果更加真實可靠。本發明可以廣泛應用于液烴管道泄漏測算領域中。附圖說明圖1是本發明通用物理模型；圖2是本發明特征線與有限差分法；圖3是本發明內部節點示意圖；圖4是本發明上游邊界節點計算方法示意圖；圖5是本發明下游邊界節點計算方法示意圖；圖6是本發明閥門邊界節點計算方法示意圖；圖7是本發明變徑點邊界節點計算方法示意圖；圖8是本發明泄漏邊界節點計算方法示意圖；圖9是本發明液柱分離邊界節點計算方法示意圖；圖10是本發明混油邊界節點計算方法示意圖；圖11是本發明管道泄漏量測算方法流程圖；圖12是本發明實施例中貴陽-安順管道縱斷面圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。本發明提出一種液烴管道泄漏量測算方法，包括以下步驟：1)首先建立泄漏管道的通用物理模型。管道泄漏發生后管內油品即以泄漏點為源向兩端發射壓力波。泄漏后對全線管道運行參數的影響是，上下游壓力均降低，上游流量增大，下游流量減小。為保證能夠得到現場泄漏過程中泄漏管段兩端壓力(作為邊界條件)，選擇上、下游泵站間的管道作為計算的基本單元。如圖1所示，為保證物理模型的通用性，泄漏管道中包含的物理單元依次為上游泵站出口1、變徑點2、兩閥門3、混油界面4、泄漏點5以及下游泵站入口6。各物理單元構成管道內部的多個邊界，將泄漏管道相隔為多個管段。2)根據建立的泄漏管道的通用物理模型，建立泄漏管道中各管段的連續數學模型，得到描述管內油流的控制方程。泄漏管道的數學模型涉及管內油流的連續性方程、動量方程和能量方程。其中，管內油流的連續性方程為：管內油流的動量方程為：管內油流的能量方程為：q＝-K(T-T0)(4)將管內油流的連續性方程、能量方程和動量方程聯立，即可得到管內油流的換熱方程，管內油流的連續性方程、動量方程和換熱方程共同構成管內油流的控制方程。管內油流的換熱方程為：式(1)～式(6)中，t為時間，單位為s；ρ為油品在管截面上的平均密度，單位為kg/m3；x為距泄漏管段起點的距離，單位為m；v為管內油品的平均速度，單位為m/s；A為泄漏管段截面積，單位為m2。g為重力加速度，單位為m/s2；θ是泄漏管段與水平方向的夾角，單位為rad；D為管內徑，單位為m；λ為達西摩阻系數；e為油品比內能，單位為J/kg；h為油品比焓，單位為J/kg；s為相鄰計算節點間的高程差，單位為m；q為油品與單位面積管壁單位時間內的熱流密度，單位為W/m2，T為管內油品平均溫度，單位為℃；T0為外界環境溫度，單位為℃；K為總傳熱系數，單位為W/(m2·℃)。αp為油品的膨脹系數，單位為℃-1；c為油品的比熱容，單位為J/(kg·℃)；ao,g為壓力波在不同介質中的傳播速度，單位為m/s；ρo為不同批次的油品密度，單位為kg/m3；ko為對應批次油品的彈性模量，單位為Pa；Dg為不同管段直徑，單位為m；Eg為對應管段的楊氏彈性模量，單位為Pa；δg為對應管段的壁厚，單位為m。3)采用各管段統一時步法對泄漏管道和時間域進行網格劃分，得到離散的計算區域。對于復雜管道，一般采用各管段統一時步法進行計算。由步驟1)建立的物理模型可知，泄漏管道存在多個內部邊界，各內部邊界把管道相隔為多個管段，每個管段因油品物性、管道參數、油品狀態參數不同，各管段的波速不同。設相鄰兩條管段的長度、分段數、波速分別為l1、n1、a1，l2、n2、a2，根據矩形網格計算的要求，計算距步與波速和選取時間步長有關系，即：其中，n1和n2必須為整數，若采用各管段統一時步法進行計算，還必須滿足：Δt1＝Δt2(9)其中，Δx1、Δx2分別是兩相鄰管段的距步，Δt1、Δt2分別是兩相鄰管段的時間步長。要同時滿足上述式(6)、(7)、(8)三個條件，尤其在管段較多、輸送多種油品時，往往需采用修改波速或管長、間距內插、向后時間內插、向前時間內插、兩步法等方法進行處理，其中間距內插法、向后時間差分法較為常用。如圖2所示，為得到穩定、準確的數值解，本發明采用間距內插法對時間域及管道全線進行網格劃分。其中，橫坐標表示管道，共劃分為n段，如圖中的1、2、i、...、n-1、n，空間步長為Δx。縱坐標表示時間，時間步長為Δt。4)采用特征線法，將步驟2)中建立的泄漏管道的連續數學模型進行離散，得到描述管內油流控制方程的特征方程。特征線法(methodofcharacteristics)是一種基于特征理論的求解雙曲型偏微分方程組的近似計算方法，其具有理論嚴密，物理意義明確，適用范圍廣等特點。特征線法針對長輸管道系統的各邊界節點及內部網格點獨立建立相應的低維線性或非線性代數方程組，編程求解較為簡單。而管道內非穩定流動的基本方程為一組擬線性雙曲型偏微分方程，非穩定泄漏過程涉及的問題為快瞬變流動問題。而快瞬變流動的特點是在短時間內完成流動狀態的轉變，且流動參數發生顯著變化。考慮到瞬變過程中的水力參數隨時間變化很快，故計算過程中應選取較短的時步，便于研究每一時刻流動參數的變化。顯式差分方法是求解上述問題的較好算法，同時可保證很好的穩定性和較高的準確度。因而，本發明采用特征線法與有限差分相結合的方法，對水熱力耦合瞬變流動問題進行求解，并對算法的穩定性和計算精度進行檢驗。根據特征方程一般形式，采用特征線法，將管內油流的連續性方程、動量方程和換熱方程轉換為描述管內油流的連續性方程、動量方程和換熱方程的特征方程。C+特征方程：C-特征方程：v特征方程：5)根據步驟3)中的網格劃分結果，將步驟4)中得到的管內油流控制方程的特征方程轉換為離散格式。如圖3所示，為管段內部節點示意圖，管道內部介質流動方向如圖中黑色箭頭線所示。由于各管段內部節點的特點是壓力和流量均相同，其中j為時間點，A、B、P為管道內部節點，采用工程上常用的壓頭H(x,t)、流量Q(x,t)代替壓力P(x,t)、速度v(x,t)，從而將特征方程轉換為離散格式。其中，P＝ρgH，v＝Q/A。管內油流的連續性方程、動量方程和換熱方程的的離散格式為：C+特征方程：C-特征方程：v特征方程：式中，Δx為空間步長，單位為m；Δt為時間步長,單位為s；f為列賓宗摩阻系數、w分別為管道橫截面，單位為m2；分別為節點P處j+1時刻的流量，壓頭，溫度和壓力；分別為節點A處j時刻的流量，壓頭，溫度和壓力；分別為節點B處j時刻的流量和壓頭。6)根據步驟1)建立的通用物理模型中各管段的相鄰處不同的邊界類型，確定不同邊界條件，并建立其離散格式。成品油順序輸送水熱力耦合數值模擬需基于特定的邊界條件。不同的邊界類型有其不同的特點。本發明根據步驟1)中建立的物理模型，針對不同的邊界類型確定不同的邊界條件，并建立其離散格式。主要包括以下幾種邊界條件：①上下游邊界如圖4、圖5所示，為依據通用物理模型建立的上下游邊界示意圖，其中j為時間點，i為管段，0、1、N-1、N均為節點，得到上、下游邊界節點的壓頭和流量計算公式分別為：式(16)～(17)中，分別為管段i的第N個節點處j+1時刻的壓頭和流量，也即管段i上游邊界的壓頭和流量；分別為管段i的第N-1個節點處j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為管段i+1的第0個節點處j+1時刻的壓頭和流量，也即管段i上游邊界的壓頭和流量；分別為管段i+1的第1個節點處j時刻的壓頭和流量方程的系數。②閥門邊界如圖6所示，為閥門邊界示意圖。閥門邊界又稱為擾動邊界，它本身的特性是隨時間改變的，同時，閥門邊界的上下游流量值相等，得到閥門邊界節點處壓頭和流量的計算公式分別為：式(18)～(21)中，分別為閥門上游邊界在j+1時刻的壓頭和流量；分別為閥門上游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為閥門下游邊界在j+1時刻的壓頭和流量；分別為閥門下游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；Qp為閥門處的流量。③變徑點邊界如圖7所示，因變徑點兩側管徑不同，該點兩側的水力特征線不同，壓力波在變徑點處發生反射。變徑點邊界的特點是，邊界上下游的壓力和流量均相同，因而變徑點處壓頭和流量的計算公式為：式(22)～(25)中，分別為變徑點上游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為閥門上游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為閥門下游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為閥門下游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；Hp、Qp分別為變徑點上下游處的壓頭和流量。④泄漏點邊界假定泄漏具有孔口出流的性質，則有：式(26)中，H0為泄漏孔外部的壓頭，單位為m；C0為泄漏孔的流量系數，且C0＝αCdw≈0.6～0.65w；α為流束收縮系數，其值為0.62～0.66；Cd為孔口流速系數，值為0.98～0.99；w為泄漏孔面積，單位為m2，qP為泄漏孔處瞬時泄漏流量，m3/s。如圖8所示，為泄漏點邊界示意圖，泄漏點處壓頭和流量的計算公式為：根據式(29)和式(30)可得到泄漏點處壓頭為：式中，分別為泄漏點上游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為泄漏點上游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為泄漏點下游邊界j+1時刻的壓頭和流量；分別為泄漏點下游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數。⑤混油邊界把混油段中央放置于相應的差分節點上，以它作為內部邊界，認為節點上游管段內全是后行油品，下游管段全是前行油品。當混油界面移動到下一節點時，混油界面邊界相應的移至該節點。因節點之間的長度(即距步)遠大于每一時步混油界面移動的距離，故混油界面由當前節點移動至下一節點需要經歷很長一段時間，在此不考慮混油界面移動至節點之間時對計算帶來的影響。如圖9所示，為混油邊界示意圖，混油邊界的特點是該節點處壓力和流量均相同，其壓力和流量計算公式為：其中，ρA為前行油品的密度，kg/m3；ρB為后行油品的密度，kg/m3；β＝ρA/ρB；Z為混油邊界處的高程，單位為m。分別為混油界面點上游邊界j+1時刻的壓力和流量；分別為混油界面點上游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；分別為混油界面點下游邊界j+1時刻的壓力和流量；分別為混油界面點下游邊界j時刻的壓頭和流量方程的系數；Pp、Qp分別為混油界面點的壓力和流量。⑥液柱分離邊界除了上述各物理單元構成的各內部邊界外，還需要對全線每一點進行液柱分離判別。汽穴流和液柱分離甚為復雜，本發明采用常用的解決方法對液柱分離現象發生時的邊界條件進行處理，即只要液體的絕對壓力降至其飽和蒸汽壓力即發生液柱分離，就把它作為內部邊界進行處理。該方法不計及氣體的析出，把液柱分離現象中的氣體按純蒸汽處理。當節點P的絕對壓力低于液體的飽和蒸汽壓時，進行液柱分離計算，即用下式判斷液柱是否分離：HP,j+Hair-Zj＜Hvapor(37)其中，Hair為當地大氣壓力的液柱高度，單位為m；Zj為節點j距基準面的高度，單位為m；Hvapor為液體飽和蒸汽壓力，單位為m。如圖10所示，為液柱分離邊界示意圖。液柱分離邊界的特點是該點壓力相同，皆為油品的飽和蒸汽壓，但是上下游流量不同，液柱分離邊界節點的計算方法為：其中，式中，分別為液柱分離點上游邊界在j+1時刻的壓頭和流量；分別為泄漏點下游邊界在j+1時刻的壓頭和流量；分別為液柱分離點上、下游邊界在j時刻的流量；Hvapor為液體飽和蒸汽壓力，單位為m；分別為液柱分離點在j時刻的速度；ψ為加權因子，且0.5<ψ<1。若說明液柱依然分離，繼續按液柱分離進行計算；若說明液柱已經合攏，此節點恢復為一般的內節點，按內節點計算。7)根據步驟5)中得到的管內油流控制方程的離散格式以及步驟6)中確定的各邊界條件對管道全線進行水熱力耦合模擬計算，得到泄漏過程中所需相應計算時間內泄漏管道的泄漏量。如圖11所示，對管道全線進行水熱力耦合模擬計算時，包括以下步驟：①首先確定管道全線的基本參數，包括管道直徑、管長、管道里程和高程。②根據管道全線的基本參數，確定該管道物理模型中的相應物理單元，根據步驟6)中的邊界條件處理方法，設置相應的邊界條件和初始條件。③根據當前溫度，計算管道內油品的物性參數，包括油品密度ρ、粘度μ和列賓宗摩阻系數f。④判斷當前節點是否發生液柱分離，若發生液柱分離，則采用液柱分離的邊界條件計算該節點當前時步的壓力和流量值；若沒有發生液柱分離，則根據當前時步各節點的油品物性，計算管道各節點當前時步的壓力和流量值。⑤根據各節點當前時步的壓力和流量值，采用v特征方程計算各節點油品當前時步的溫度值。⑥判斷所得到的溫度值是否收斂，如果是，表明當前時步下各管段節點的溫度均計算完畢，進入步驟⑦，如果否，則返回步驟③，將得到的溫度值返回繼續進行油品物性計算，直到收斂。⑦確定當前時步油品批次界面位置，并根據得到的溫度值以及泄漏點的邊界條件計算當前時步的泄漏量。⑧對以后每一時步重復步驟③～⑦，直至達到設定的計算時間。下面結合具體實施例，對本發明方法進行進一步闡述。本實施例中，分別于2016年7月13日和8月13日在西南成品油管道“貴陽—安順”段進行泄漏實驗。(1)實驗過程如圖12所示，為本實施例中“貴陽-安順”管道縱斷面圖。本實施例依托西南成品油管道“貴陽-安順”管段改線工程，將貴陽與安順之間的金銀山改線點作為泄放點，實驗管段全長93.889km，泄放點位于90.5km處。將油品泄放到油罐車中以模擬泄漏過程。泄漏實驗通過管道打孔，并以軟管將油品泄放至油罐車實現。具體實驗結果如表1所示。表1貴陽-安順管道泄漏實驗數據第一組實驗第二組實驗第三組實驗泄漏點位置90.5km90.5km84.2km實驗開始時間13:26:0012：10：2915：41：40實驗結束時間13:45:1512：26：0715：59：47閥門開度15％30％30％油品泄漏量現場測定值3.662m34.350m33.536m3(2)計算結果對比根據三次實驗過程中上游的壓力和流量數據以及下游的壓力數據，對三次實驗工況下的泄漏量進行測算，得到三次實驗中的計算結果與實驗結果對比如表2所示。表2三次計算結果與實驗記錄數據對比分析次數現場泄漏量/m3測算泄漏量/m3閥門開度相對誤差(％)13.6623.8815％5.924.354.9430％13.533.533.3830％4.2由表2可知，三次實驗的誤差都在15％以內，滿足工程實際的計算精度要求。上述各實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護范圍之外。當前第1頁1 2 3