[發明專利]一種含汞天然氣泄漏造成的土壤污染面積的計算方法

在審

• 申請號: 202010526682.5
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111754633A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 李磊;羅金恒;張庶鑫;李麗鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06F30/20;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

1.一種含汞天然氣泄漏造成的土壤污染面積的計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)確認泄漏工況；

(2)采用計算流體力學仿真方法對含汞天然氣的擴散場域進行三維建模，并對模型邊界進行命名；

(3)對建模模型進行六面體網格劃分，并對泄漏孔處網格進行加密，之后輸出網格文件；

(4)將網格文件導入CFD仿真求解器，設置泄漏天然氣的組分、計算模型和邊界條件；

(5)基于風速定義函數構建函數，將構建的函數導入CFD仿真求解器；

(6)利用CFD軟件對空氣流動進行模擬，將泄漏孔設置為壁面條件，開始求解，直至各項殘差值低于預設值，達到收斂，得到一個穩定的風場；

(7)利用CFD軟件對含汞天然氣泄漏進行模擬，將泄漏孔設置為壓力出口，設置求解步數，進行求解直至各項殘差值低于預設值，達到收斂，得到穩定的汞擴散水平范圍；

(8)改變計算模型的邊界條件，得到不同泄漏工況下含汞天然氣的擴散范圍，利用CFD后處理軟件對計算結果進行后處理，得到地面不同位置上汞濃度的分布；

(9)采用土壤對汞的吸附模型，計算出地面不同位置的土壤對汞的吸附量。

2.根據權利要求1所述的含汞天然氣泄漏造成的土壤污染面積的計算方法，其特征在于，步驟1)中的泄漏工況包括：管內初始壓力、泄漏孔徑和汞含量。

3.根據權利要求1所述的含汞天然氣泄漏造成的土壤污染面積的計算方法，其特征在于，步驟4)中的計算模型為：

標準的k-ε湍流模型。

4.根據權利要求1所述的含汞天然氣泄漏造成的土壤污染面積的計算方法，其特征在于，步驟4)中計算模型為：

組分運輸模型。

5.根據權利要求1所述的含汞天然氣泄漏造成的土壤污染面積的計算方法，其特征在于，步驟5)中采用SIMPLE算法進行求解，計算模型的各子項采用以下離散格式：

梯度采用最小二乘單元；

壓力采用二階格式；

動量、湍流動能、湍流耗散率及各組分均采用二階迎風格式。

6.根據權利要求1所述的含汞天然氣泄漏造成的土壤污染面積的計算方法，其特征在于，步驟9)中的吸附模型如下：

式中：F為地面汞濃度通量，ng/(h·m²)；C_S為土壤對汞的吸附量，μg/g；T為環境溫度，℃；L為太陽輻射強度，W/m²；β_i為預測系數，i為0、1、2、3、4、5。

7.根據權利要求6所述的含汞天然氣泄漏造成的土壤污染面積的計算方法，其特征在于，β₀為4.12×10⁵，β₁為5.39×10⁵，β₂為4.15×10⁵，β₃為1.75×10⁵，β₄為1.72×10⁵，β₅為59×10⁵。

8.根據權利要求1所述的含汞天然氣泄漏造成的土壤污染面積的計算方法，其特征在于，步驟6)和步驟7)中所述的預設值均為0.001。