基于CFD-DEM耦合的埋地输气管道泄漏声场分析

摘要：

埋地输气管道泄漏声场产生机理和特性尚不明确,制约着管道泄漏声波检测技术的发展.使用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)与离散元(discrete element method,DEM)耦合方法分析管道泄漏的气固作用,结合宽频噪声源模型和阵列成像技术进行泄漏声场分析和测试.数值模拟结果表明,泄漏高速喷流冲击土壤致使泄漏孔外部形成空洞,并在泄漏孔和空洞内产生四极子声源.土壤阻隔导致流体速度和湍流动能减小,能量由流体传递至土壤颗粒,土壤颗粒运动速度达到了 10 m/s.1 MPa管道内压下,泄漏喷流的最大流速超过1 000 m/s,由此产生的气动噪声声压级达到了 180 dB.相较于其他方向,泄漏孔向上时空洞更大,流场和声场能量更强.声场成像结果证明泄漏孔与声源重合,基于地面阵列的泄漏检测具有可行性.

关键词：埋地管道泄漏、流固耦合、气动声学、声场成像、颗粒运动

所属期刊栏目：42

分类号：TN911.7;TH86

资助基金：国家自然科学基金;山东省重大科技创新工程项目

在线出版日期：2023-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：321-331