【埋地天然气管道泄漏扩散模拟分析案例9900字】

埋地天然气管道泄漏扩散模拟分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u6374埋地天然气管道泄漏扩散模拟分析案例 181791埋地天然气管道泄漏扩散模拟 144691.1数值模拟软件介绍 126571.1.1Fluent软件 2212371.1.3Tecplot软件 3194941.2CFD湍流模型选用 3248291.2.1湍流运动的特性 3301201.2.2湍流模型的分类 41971.3数值模拟算法 5317501.1.1离散化算法 532401.1.2SIMPLE算法 628141.4流体模拟的本质与一般步骤 663961.2.1建立物理模型 7181611.2.2几何模型网格划分 872821.2.3边界条件的选取 921141.2.4数值求解 1083361.5模拟结果后处理 1187921.6本章小结 11253652埋地天然气管道泄漏扩散模拟结果分析 1271842.1不同土壤对泄漏扩散影响 12223282.2土壤含水率对泄漏扩散的影响 16113652.3孔隙率对泄漏扩散的影响 19118102.4本章小结 221埋地天然气管道泄漏扩散模拟本章一部分是对Fluent软件中的模型算法进行分析以选出适用于本文的，另一部分是建立仿真流域并对其进行网格划分，然后在Fluent中对相关的参数和条件进行设置。1.1数值模拟软件介绍CFD是一种数值模拟技术，泄漏气体的流动可以依靠计算机对其计算，并且还可以通过观察衍生图像对整个过程进行分析研究。输气管道的泄漏气体具有易爆炸易燃的特点，如果对气体的泄漏过程进行实验分析的话，危险系数太高，操作起来难度极大，耗费的人力物力也比较多。数值模拟相比于现场实验而言价钱便宜，不需要实验场地和大量的材料、器材，只要计算机的性能高便可完成，而且现场对某些因素不能进行绝对的控制，，数值模拟却可以控制影响的因素，所以计算结果准确些。1.1.1Fluent软件Fluent软件是众多CFD软件包中的一个，受到国内和国外的大量使用，主要用于分析不可压缩、高度可压缩、以及两种类型之间的其他的流体运动流动。Fluent中的物理模型相当的多，并且其中的传递动量数值计算方法得到了使用者的一致好评，对于数据的处理用起来也比较得心应手。Fluent对与涉及到欧拉多相流、工程中的湍流流动和等组分运输等相关领域的人来说是一个很好的选择，并在国内外的工业设计、石油天然气领域、航天领域等得到了普遍的应用。用前期处理器完成以后前期工作后，进行模型结构的创建，也可以用CAD或CATIA等软件建立模型，再将模型导入前期处理器中，对几何结构做网格的工作，这部分尤其重要，对模拟结果影响很大。现在ICEM前处理器应用的最为广泛，Workbench软件中的要求基本都可以做到，能够对几何模型进行修复并且还可以处理CAD软件中的画好的模型，这是其他的前期处理器所不具备的。对于不规则的模型可以自动生成六面体为主的网格并且可以对网格进一步优化处理，相对于其他的软件精度比较高。Fluent软件本质上是一个具有单精度和双精度俩个计算方式的求解器。将两种类型进行对比，单精度的求解器计算时间比较少，计算效率高，精度会比双精度差一些。运用双精度进行计算时虽然精度比较精确，但需要花费大量的时间。综合起来考虑，学者们更倾向于对单精度求解器的使用。在使用Fluent进行模拟时通常情况下使用压力基和密度基的数值求解，他们的收敛性和稳定性都非常不错。其中在使用密度基的时候对计算机的性能要求更加高一些。在Fluent软件中还可以对数据进行处理，根据自身的需要可以制作等值线图、散点图以及云图等，再将其输出。还可以将整个操作过程设置成可视化动画，动画文件制作能够有效的检查用户自己的操作过程，如果结果有问题，可以快速找出参数设置的步骤。Tecplot360是一专门针对款模拟结果的后期处理软件，对云图的处理更加的专业化，本文将会采用其做云图的后期处理工作。利用Fluent19.0软件模拟输气管道的泄漏气体的流动，以下为模拟过程：（1）在启动器页面选择2维和对应的求解精度。（2）在Fluent中导进画好的网格模型。（3）选择合适模拟输气管道泄漏的模型。（4）确定泄漏的气体的各项参数，在流体选项中分别进行设置。（5）确定最接近输气管道发生泄漏时的流域边界条件。（6）选择合适的求解器以及变量离散格式等。（7）进行流场变量的初始化。（8）进行迭代计算，知道曲线收敛。1.1.3Tecplot软件用Tecplot软件进行后期的工作对比于Fluent软件得到的图像更加清晰和专业化，处理的结果可以得到一个大幅度的提高。在Tecplot软件中，浓度云图上的浓度值和坐标值都可以根据自己的不同需求进行设置，而这些在Fluent软件中是不能够精确的显示出来。Tecplot软件对别的种类图像的同样具有很高的处理能力，这种更精确的图像显示，更加有助于我们仿真结果进行分析，非专业人士观看的时候也会显得更加直观。为了检验分析的效果和准确性，本文的浓度云图都是使用软件Tecplot360进行一个后处理工作。1.2CFD湍流模型选用1.2.1湍流运动的特性早些年间，国外著名的物理学家雷诺对流体的运动状态进行了探究，通过工程实践和反复的实验中发现了流体运动的状态可以分为两个类型，分别为层流状态和紊流状态（湍流状态）。雷诺和其他的学者们通过做实验，发现了流体的流动的状态与流体密度、流体速度和管径四个物理参数存在一定的联系。上文的四个物理参数组合成的无因次数就是雷诺数（Reynolds，简Re）。输气管道的泄漏状态可以根据雷诺数进行判断。通过计算，雷诺数低于两千，流体的流动状态为层流流动，层流流动的流体运动起来比较平稳顺滑；反之雷诺数超过两千，流体的为紊流流动，紊流流动的流体运动起来是无章可循的。天然气在输气管道泄漏孔喷射出来后的流动是湍流运动，现实工程中的流体运动大多数的运动状态是湍流。流体的流动速率非常大的时候，流体的边界层会因为流线的不稳定而变得不清晰。把输气管道泄漏的气体假定为理想气体，在进行仿真模拟实验的时候，可以使用能量和质量的守恒定律对管道泄漏出的气体进行研究分析，输送天然气的管道在正常工作的时候，贴近管道内壁面天然气的流动速度和速度梯度都很大，因此管壁会受到很大的切向应力，与此同时也会造成很多的能量损耗。所以在研究输气管道泄漏气体的流动扩散时，必须涉及到湍流方程才会让得到的结果更加准。1.2.2湍流模型的分类雷诺数大于两千时，湍流流动中的微团运动是没有规律可循的，流场中的能量传递就是流体微团的不规则运动产生的[61]。流体湍流运动的计算方式比较多，世界上的学者们对流体的湍流模型进行深层次的探究，在此基础上创建了许多不同类型的湍流方程模型，流体的边界层流动以及剪切层流动都可以模拟计算。然而，现在没有任何一种湍流模型可以对不同情形下的流动进行模拟，还是需要根据所研究的对象去选择合适的模型。Fluent软件中比较常规的湍流模型，可以对湍流运动进行仿真计算，简要的概述如下表1.1所示：表1.1湍流模型及其特点Table1.1Turbulencemodelanditscharacteristics模型特点Spalart-Allmaras可用在简易的流动。标准更适用于雷诺数较大的湍流流动RNG中等强度旋流动有较好的效果。可实现预测中等强度的旋流和绕流比较有效。标准更加使用于流体在有限空间内流动和雷诺数较小的情形。SST标准和的结合。对于这些不同的湍流模型，有其各自不同的适用场合，列表1.2如下。表1.2湍流模型及其适用场合Table1.2TurbulenceModelanditsApplication模型适用场合Spalart-Allmaras模型的方程唯一，计算不复杂，比较适用于流体的边界层流动仿真计算。普遍用在航空领域的绕流。标准目前这个模型普遍用在实际工程中的紊流流动，对于流体的压力梯度较强等一系列的复杂流动，不建议使用这个模型。此模型的收敛性和准确度可以达到大部分的工程上的要求。旋流和绕流不适用。RNG一般模拟中等复杂度的流动，比如离流、二次流和旋流，不能对强旋流进行预测，其他大部分流体流动可以有效预测。可实现和RNG的模拟效果相差不几，和RNG相比更适用于模拟圆形。标准可用于流体的边界层逆压梯度极大的流动情形。SST与标准在大部分流动问题上效果基本相同，但不易模拟自由剪切流。输气管道泄漏的气体在土壤和空气中的流动状态为湍流状态，在上文的多种湍流模型中挑选出适用于本文所研究的模型是一个非常关键的环节。泄漏气体的扩散运动是中等复杂流动，经过反复的筛选，本文选用标准k-ε模型比较合适。1.3数值模拟算法1.1.1离散化算法在使用CFD技术时必须要对空间计算域进行离散化处理。这种处理是用线性将整个计算部分划分成小而连续的空间区域，区域划分完成后，其中围成每个小块的线段叫做边界，划分线段的每个交点是小空间区域的节点。先将整个空间区域进行一个网格划分，再分别对所划分出的小空间区域进行计算，这个方式能够让整个空间区域的计算精度得到提高。现在，国内外的专家学者们常使用的离散方法如下表1.3所示：表1.3离散方法Table1.3Discretemethod方法名称定义特点有限差分法由难化简，用简单的代数问题把复杂的微分问题替换，再次基础上使用近似数值法求解。适用于大多数的CFD技术。有限元法利用划分计算域后的无交错的一定数量的单元，选择各自单元内相应节点作为插值点，最终进行离散求解。计算过程复杂，局限性较大。有限体积法用划分计算域后的控制体积中的一个节点做代表，由将控制方程对计算域控制体积求出积分，从而转变为离散方程。适用于大多数的CFD技术。这些年有限体积法发展的较快，一般再使用CFD技术时最常采用的离散化方法，本文采用这个离散化方法。1.1.2SIMPLE算法目前使用CFD技术时通常会选用SIMPLE算法作为流场计算方法，其全称为Semi-ImplicitMethodforPressure-LinkedEquations。这个算法是在求解N-S的过程中，需要不断的修正压力预测值。这个算法在求解不可压缩流场和可压缩流场时皆可以使用。表1.4三种SIMPLE算法介绍Table1.4DescribesthethreeSIMPLEalgorithms类型概念特点SIMPLER算法在叠加网格上使用“猜测-修正”这一概念计算压力场，最终求解动量方程。收敛性好，但计算量大SLMPLEC算法在SIMPLER基础上进行变动，虽然大体计算上一样，但是其中的速度修正系数有所不同。把动量方程与变量方程结合在一起。PISO算法综合考虑SIMPLER算法和SLMPLEC算法特点，在该方法中扩充了一个修正步数，不仅适应了动量方程还充分考虑了连续性方程。准确度较高。表2.4总结了目前最常用的三种修正SIMPLE算法，我们在计算的时候都希望能够时间短些，算法的收敛性能够高些，因此就要对算法进行不断地改进，本文根据算法特点选用SIMPLER算法作为流畅计算的方法。1.4流体模拟的本质与一般步骤本文参照鄯善-乌鲁木齐段的输气管道，该管道的长度大约为36.62km，设计压力为1.5Mpa，管径D457×7.1mm，材质L360M，埋深1.5m。将输气管道的泄漏位置大小设置为0.5m是大孔泄漏模型，也是高斯扩散模型。为进一步方便的探究输气管道泄漏后气体的扩散情况，做出以下假设：（1）输气管道泄漏的位置只有一个且裂口为圆形，持续泄漏且周围管壁完好；（2）输气管道内的气体流动不发生改变，输气管道泄漏位置的压力与正常工作是的压力一致；（3）在泄漏气体的整个扩散流动中，假定温度不变，并且不会和环境中的其他组分产生化学反应；（4）不考虑空气中风速等一系列的外界影响因素。1.2.1建立物理模型本文主要研究内容为当埋地输气管道发生大孔泄漏时，喷射出的天然气的扩散运动规律并且在空气中某一时刻的扩散高度，所以可以把输气管道泄漏一侧的管壁和土壤、空气看作为一个封闭空间，才能更好的进行模拟。因为三维模型的设计和计算对计算机的性能要求比较高，模拟起来也比较有难度，所以用二维模型进行模拟。建立区域的尺寸高为100m（Y轴），长为100m（X轴）的正方形，假设输气管道的气泄漏气体持续喷射，泄漏位置的裂口为圆形，泄漏口径d=0.05m，输气管道压力为1.5MPa，外部和天然气温度均取300k，外部气压为101325Pa。几何模型简图如下图1.1所示。图1.1几何模型简图Figure1.1Asketchofthegeometry整个埋地输气管道被土壤所包围，管道泄漏出的气体是通过土壤颗粒间的缝隙扩散到地表上，然后在在空气中开始蔓延。气体在土壤中的流动过程可以看成在半径十分小的管网中流动。为更好地模拟，对土壤物理模型[62-63]做出以下三个假设：（1）管道周围土壤物理性质都一样[64]。（2）管道周围土壤颗粒均匀分布。（3）泄漏气体在土壤中的流动不会受到重力的影响。输气管道在土壤中的三维模型如下图1.2所示：图1.2埋地天然气管道三维物理模型Figure1.2Three-dimensionalphysicalmodelofburiednaturalgaspipeline1.2.2几何模型网格划分网格划分属于CFD技术中的前期工作，对后面的计算起着决定性的作用。我们一般在使用CFD技术的时候，为了可以把网格划分的更合理、更高效，将会花费大量的时间完成这项工作。网格的有两种类型，分别为结构性网格和非结构性。此外，这两种网格组合在一起的时候会生成混合网格，它兼具前两个的优点。表1.5是国内外学者们对这两种不同类型的网格划分特性的一个总结对比，表1.5结构化网格与非结构化网格对比Table1.5Comparedtounstructuredgrids项目结构化网格非结构化网格划分方式（1）代数方法（2）椭圆形微分方程（3）Thomas＆Middlecoff（1）阵面推进法（2）Delauny（3）叉树法优势（1）网格质量好（2）数据结构简单（1）对复杂模型进行划分更加便捷。（2）网格的形成不需要计算。缺陷不能够对复杂模型划分网格（1）对流体中的粘性问题处理的不好（2）无法控制网格的质量，对于边界层网格的划分难度更大。在完成前期的建模工作后，在对几何模型进行网格划分工作的时候，如果得到的网格数量少，会对后面的计算结果造成不准确的影响，甚至都不能完成模拟处理工作；如果划分的网格数量较多，虽然计算结果正确，但会让计算量扩大数倍，这个计算过程需要特别长的时间，计算机的性能也很难达到要求[62]。因此，针对不对的问题时要进行合理的划分，我们还需要对划分完的网格进行质量的检查，只有当网格质量达到了计算要求，才能够进行后续的工作。输气管道泄漏后，在不同的位置泄漏气体的浓度时不一样的，所以在划分网格的时候，离泄露口近的地方进行了加密，而在输气管道泄露位置距离远的地方，则应当稍微稀疏些，这样的划分方式不但能够提高模拟效率，对计算结果没有丝毫的影响。通过学习了解到结构网格的收敛性较好，对计算机的性能要求相对低一些。本文的建立的几何模型是二维，因此在进行划分的时候选用结构网格类型比较合适。在DesignModel软件中几何模型建立完成后，导入Meshing软件中，进行网格划分部分的工作，得到的划分网格结果如下图1.3所示：图1.3网格划分示意图Figure1.23griddiagram1.2.3边界条件的选取完成网格划分工作后，还需要设置几何模型的各个边界条件，才可以进行下面模拟计算共作。如果边界条件设置有误，会让残差曲线再进行收敛的时候用的时间过长，甚至都不能够让残差曲线得到收敛。（1）入口边界条件输气管道的泄漏气体是可压气体，因此，把管道泄露口的边界条件设置成质量入口。（2）出口边界条件自然界中的风没有固定的运动大小和方向，如果有风的存在会大大增加模拟难度，所以这里对大气中的风进行了假设，假设气体泄漏扩散的整个过程是在无风的情况下进行的。本文将出口wind-in，top，right-out设置为压力出口边界。（3）表面边界条件的确定将管道泄漏一侧的管壁设置为wall。1.2.4数值求解打开Fluent软件，把画好的网格导入其中，点击Check，对画好的网格进行质量检查，会在消息窗口显示出检查的结果，网格中所有的体积没有负数的时候，就可以进行接下来的计算你。（1）Fluent模拟计算时可以选择瞬态和稳态两种计算方式。进行模拟仿真时需要计算某一时间点时用瞬态计算，其余情况选择稳态计算更加合适。因为本文研究的是管道泄漏后甲烷的浓度随时间变化的分布情况，所以瞬态模拟更加合适。（2）Fluent仿真模拟时可以选择非耦合和耦合解法两种解法，根据本文主要研究特点认为非耦合解法适用于本文进行研究[63]。对求解方法中的求解器类型的选择往往关乎结果准确与否，一般选用压力基耦合求解器来针对单相流较大的流体，这个求解器对内存要求不高，而且求解过程灵活。输气管道泄漏的气体是不可压缩流体，密度与压力变化没有关系，所以选用PressureBased求解器。（3）Fluent中的湍流模型很全面，各个模型的适用条件各不相同。湍流模型的选择应基于所我们需要先了解清楚流体的可压缩性、自己计算机的性能和要求达到的计算精度等条件，再去选取合适的湍流模型，本课题选用k-ε模型（StandK-ε模型），进行模拟分析。（4）输气管道在泄漏的过程中不会涉及到化学的变化，但是温度会有所不一样，在模型的选项中启动能量方程命令。泄漏气体在流动扩散的过程中，气体的组分会和空气进行混合。在计算泄漏气体的扩过程时候，要选用多组分传输模型。甲烷是泄漏气体的主要成分，因此在组分运输方程默认的混合材料数据库中混合物成分选择空气和甲烷。（5）在CellZoneConditions中将土壤和空气边界区域的设定成流体，在PorousZone选项中，对土壤的粘性阻力、惯性阻力以及土壤的孔隙率进行自定义设置。（6）在标准大气压下，埋地输气管道正常工作时，即管道尚未泄漏时，此时土壤和空气中的甲烷浓度值都是零，将环境温度都设定成300K。输气管道泄漏孔设置成质量流量入口，甲烷浓度为1，将土壤的四周都设置为压力出口。1.5模拟结果后处理Fluent软件中的完成的模拟导进Tecplot中进行后处理，能够获得更清晰、详细的甲烷浓度云图和等值线图。本文详细分析了管道泄漏引起的天然气浓度分布，根据甲烷的爆炸条件，当其体积分数小于5%时，随着分子的运动，体积分数会越来越小，很难发生爆炸事故，而且甲烷浓度低时，对环境的污染程度微乎其微，并且对人体的危害也可忽略不计。因此，在后处理的工作中，浓度云图上会显示甲烷浓度值大于等于0.05的部分分布情况。1.6本章小结（1）本节对模拟过程会使用到的软件的进行了一个简单的介绍分析。（2）输气管道泄漏的气体流动为湍流运动，通过对湍流模型的不同种类的详细分析选取了标准k-ε模型作为模拟计算方程。（3）计算收敛的算法选用SIMPLER算法，选用有限体积法进行离散化。（4）根据模拟条件确定需要模拟区域，划分网格，建立模拟和边界条件。

2埋地天然气管道泄漏扩散模拟结果分析本章对存在不同工程状况的影响下输气管道在不同条件下发生泄漏时的模拟进行仿真,其中设置泄漏口径大小均为0.05m,选取x-y平面进行观察,在不同的时间节点(t=3s、t=10s、t=15s)获取甲烷扩散的浓度云图,并制作对应的等值线图以便于观察分析。2.1不同土壤对泄漏扩散影响本节研究如果把天然气管道埋在不同的土壤中时，不同性质的土壤会对天然气的扩散产生什么影响。本文选择了沙土、壤土、粘土作为研究对象，假设土壤的含水率及其他的物性参数均相同。表2.1为三种土壤的基本物性参数，表2.1物性参数Table.2.1physicalparameters土壤类别孔隙率粘性阻力系数/惯性阻力系数/沙土0.25壤土0.43粘土0.30工况一：将天然气管道埋在粉质沙土中，图2.1分别对应天然气发生泄露后3s、10s、15s时的浓度云图和等值线图；工况二：将天然气管道埋在壤土中，图2.2分别对应天然气发生泄露后3s、10s、15s时的浓度云图和等值线图；工况三：将天然气管道埋在沙土中，图2.3分别对应天然气发生泄露后3s、10s、15s时的浓度云图和等值线图。（a）t=3s（b）t=10s（c）t=15s图2.1粉质沙土-甲烷浓度云图和等值线图Figure2.1Powdersand-methaneconcentrationcloudmapandcontourmap（a）t=3s（b）t=10s（c）t=15s图2.2壤土-甲烷浓度云图和等值线图Figure2.2cloudandcontourmapofloammethaneconcentration（a）t=3s（b）t=10s（c）t=15s图2.3粘土-甲烷浓度云图和等值线图Figure2.3cloudandcontourmapofclaymethaneconcentration（1）浓度云图分析根据上文的浓度云图可以看出，泄漏的气体水平跨度比较小，在横向上的扩散范围移动较小，泄漏气体在竖直方向上要比水平方向上运动的速度快，输气管道的泄漏气体主要的流动方向为向高空流动，泄漏位置附近的气体浓度最高。气体顶部的气团以“蘑菇云”的形状再向四周扩散，是因为泄漏气体在于空气混合的过程中，能量会不断的进行交换，形成了卷吸效应，扩散的气体浓度是沿着射流轴线对称分布的，其两侧压力是相同的，甲烷的浓度梯度分布呈现出由内向外逐渐降低的特点。当t=3s时，气体的高浓度区域所占比例极大，此时的甲烷已经穿过了土壤扩散到了大气中。分析可知，天然气泄漏的开始阶段，在土壤的阻碍下，短时间内大量的天然气会在泄漏口附近聚集，从而导致浓度增加。此时如果遇明火极易发生爆炸，会对附近的人员及建筑造成一定的伤害。（2）等值线图观察上文的等值线图分析可知，天然气的低浓度区域所在的比例越来越大。工况一：当t=3s时，气体扩散到最远处的下限浓度值为0.05，此时的扩散高度为9.4米，t=10s时，浓度为0.05的天然气范围界限高度达到了42米，t=15s时，浓度为0.05的泄漏气体在大气中流动的最高高度为86米。工况二的分析结果：当t=3s时，输气管道的泄漏气体在大气中流动最远范围界限的浓度值为0.05，泄漏气体扩散的最高高度为8.43米，t=10s时，浓度为0.05的天然气范围界限达到了36米，t=15s时，气体扩散到最远处52.1米的下限浓度值为0.05。工况三：当t=3s时，气体扩散到最远处的下限浓度值为0.05，，扩散的高度达到了8.2米，t=10s时，气体扩散到最远处32.4米的下限浓度值为0.05。t=15s时，浓度为0.05的天然气范围界限高度达到了49.8米。由此可以看出沙土中管道发生泄漏天然气扩散的比较快，在相同的时间跨度内，埋在沙土中的管道所泄漏的天然气扩散的范围越来越大，明显比埋在壤土粘土的管道泄漏的天然你气中扩散的范围大。2.2土壤含水率对泄漏扩散的影响本节主要考虑在泄露口d=0.05m相同的情况下，设置单一影响因素为土壤含水率，其他参数相同时，模拟土壤中的不同含水率对天然气扩散的影响。工况一：设置的土壤含水率为15%,工况二：设置的土壤含水率为25%。图2.4为管道所埋的土壤的含水率为15%时，天然气发生泄漏后3s、10s、15s时的浓度分布云图和对应的等值线图；图2.5为管道所埋的土壤的含水率为25%时，天然气发生泄漏后3s、10s、15s时的浓度分布云图和对应的等值线图。（a）t=3s（b）t=10s（c）t=15s图2.4含水率15%-甲烷浓度云图和等值线图Figure2.4watercontent15%-cloudandcontourmapofmethaneconcentration（a）t=3s（b）t=10s（c）t=15s图2.5含水率25%-甲烷浓度云图和等值线图Figure2.5watercontent25%-cloudandcontourmapofmethaneconcentration（1）浓度云图分析根据上文的甲烷浓度云图可以发现，土壤含水率也会对管道的泄漏扩散有影响作用。从上图中可以看出相同时间内甲烷的浓度下限值扩散到的范围有些不同，但是每种情况的扩散形状基本上相同。如同第一个模拟实验一样，泄漏后的天然气扩散运动的主要形势为垂直向上扩散，在泄漏源的横向两侧并没有什么大范围的波动。从模拟结果可以看出，两种工况下，15s时间内天然气泄漏扩散的危险区域仍在所建立的模型之内，并没有扩散到计算域以外。当t=15s时，甲烷扩散区域已经很大，且5%～20%vol空间区域比较大。（2）等值线图分析观察上文的等值线图分析可知，在天然气发生泄漏3s后，两种工况下，甲烷都已经穿过了土壤扩散到了大气中，并以蘑菇云的形状向外继续扩散。工况一:当t=3s时，气体扩散到最远处的下限浓度值为0.05，气体的扩散高度达到9.4米；当t=10s时，气体扩散到最远处的下限浓度值为0.05，气体的扩散高度为41.3米；t=15s时，浓度为0.05的天然气范围界限高度达到了47.4米。工况二:t=3s，气体扩散到最远处的下限浓度值为0.05，气体的扩散高度为达到了8.94米；当t=10s时，浓度为0.05的天然气范围界限的高度为39.7米；t=15s时，浓度为0.05的天然气范围界限高度达到了45.6米。可以明显看出，同一时刻，管道埋在含水率低的土壤中，扩散的速度更快一些，天然气扩散的更远，随着时间的变长，0.05浓度的扩散的高度相差的越来越大。2.3孔隙率对泄漏扩散的影响季节性冻土是受季节性的影响生成的，冬天土壤会冻成冰，到了春季或夏季土壤又会解