摘要：天然气由于清洁、热值高等特性，被广泛的应用于商业和日常生活中。但是天然气的利用也伴随着一定的风险，天然气无色无味，当发生泄漏时不易被发现，尤其是当天然气长时间扩散积累，遇到明火易导致爆炸，造成严重的人员伤亡和经济损失。因此，我们应该汲取这些惨痛的教训，用专业的知识和素养，去防范和减少这种事情的发生，为人们的生命安全和财产安全提供力所能及的保障，让人们更加安心地使用清洁能源。 

本文通过ANSYS有限元软件对室内燃气扩散进行模拟。利用ICEM软件进行建模并划分网格，并通过FLUENT软件进行求解，采用控制单一变量的方法，设定在材料、温度、计算区域等因素相同的前提下，采用k-epslion湍流模型，组分输运模型对扩散过程进行模拟，采用SIMPLE算法对流场进行数值计算，探讨不同泄漏源情况下天然气的扩散及浓度分布，并得到其分布规律。结果表明，泄漏速度、泄漏源位置和泄漏时间等对天然气的扩散和浓度分布有重要的影响，这对居民安全用气以及爆炸危害区域的划分都有重要的意义。

关键词：天然气，扩散；有限空间；数值模拟

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题的背景与意义-1

1.2国内外研究现状-2

1.2.1国外研究现状-2

1.2.2  国内研究现状究-3

1.3 本文的研究工作-4

2 气体泄漏扩散理论基础-5

2.1 室内燃气泄漏-5

2.1.1燃气设施的泄漏-5

2.1.2仪器及软管的泄漏-5

2.2 室内燃气泄漏源以及泄漏模式-5

2.2.1室内燃气泄漏源-5

2.2.2室内燃气的泄漏模式-5

2.3 气体泄漏理论基础-6

2.3.1 有限空间气体射流-6

2.3.2泄漏量计算公式-6

2.4 数值模拟方法-8

2.5燃气流动基本方程组-9

2.5.1连续性方程-9

2.5.2动量方程-9

2.5.3能量方程-10

2.5.4状态方程-10

2.5.5组分方程-10

2.6本章小结-10

3 室内燃气扩散的FLUENT模拟计算-12

3.1 FLUENT软件简介-12

3.1.1 初始条件-12

3.1.2边界条件-12

3.1.3离散化过程及求解步骤-13

3.2物理模型-14

3.3划分网格-15

3.4 模拟计算-16

3.5本章小结-17

4 燃气泄漏扩散模拟-18

4.1泄漏孔的设定-18

4.2天然气和甲烷的物性对比-19

4.3模型验证-19

4.4燃气灶泄漏模拟-20

4.4.1边界条件-21

4.4.2收敛判断-21

4.4.3燃气灶泄漏模拟结果分析-21

4.5管道泄漏-24

4.6燃气灶和管道泄漏结果对比-27

4.7本章小结-27

5 总结与展望-28

5.1总结-28

5.2展望-28

参考文献-29

致谢-30