[发明专利]一种玻璃钢管线管输系统温度场非稳态特性分析方法

权利要求书

1.一种玻璃钢管线管输系统温度场非稳态特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，利用GAMBIT前处理模块建立玻璃钢管线管输系统温度场的管道和热影响区域的几何模型，并进行网格划分；

具体包括如下步骤：

步骤101，在所述GAMBIT前处理模块中设置所述玻璃钢管线管输系统管道和热影响区域的几何模型的几何尺寸；

步骤102，选取所述管道和热影响区域的几何模型的坐标，选取笛卡尔坐标系，以所述玻璃钢管与土壤横断面为XY坐标面，以地表边界为X轴，向右为正方向，以垂直于X轴并经过所述玻璃钢管横断面的圆心的直线为Y轴，垂直向上为正方向，两轴交点为原点；

步骤103，对所述管道和热影响区域的几何模型进行非均匀化网格划分，所述GAMBIT前处理模块提供非结构性网格，整个计算区域为38135个网格节点，所述玻璃钢管的管内原油和管壁设置为密集的六面体网格，管外土壤设置为稀疏的三角形网格；

步骤2，将经所述非均匀化网格划分的所述管道和热影响区域几何模型导入FLUENT分析模块中；

步骤3，在所述FLUENT分析模块中选取数值模拟方法，模拟计算土壤温度场，具体包括如下步骤：

步骤301，设置所述管道和热影响区域几何模型的边界条件；

步骤302，将所述土壤温度场的影响因素的参数输入到所述FLUENT分析模块中；

步骤303，采用与所述边界条件对应的第一类控制方程以及第二类控制方程模拟计算所述土壤温度场；

步骤304，将所述土壤温度场的模拟结果导入Tecplot后处理模块中进行观察分析。

2.根据权利要求1所述的玻璃钢管线管输系统温度场非稳态特性分析方法，其特征在于，在步骤302中，所述土壤温度场的影响因素包括大气温度、运行时间、管道材质、油流温度、管道埋深、距管壁距离。

3.根据权利要求1所述的玻璃钢管线管输系统温度场非稳态特性分析方法，其特征在于，步骤301中，地表边界为对流换热边界条件，X＝10和X＝-10为绝热边界条件，Y＝-8为恒温边界条件，速度入口为管道入口边界条件，自由出流为管道出口边界条件。

4.根据权利要求3所述的玻璃钢管线管输系统温度场非稳态特性分析方法，其特征在于，所述第一类控制方程与所述边界条件分别对应，具体为：

对流换热边界条件：λs=∂Ts∂y=αa(Ts-Ta)---(1)]]>

绝热边界条件：∂Ts∂x=0---(2)]]>

恒温边界条件：T_s＝T_n           (3)

式中：

α₀——原油至管壁的的放热系数，W/(m²·℃)；

α_a——土壤至大气的放热系数，W/(m²·℃)；

T₀——管内壁温度，K；

R₀——管道内半径，m；

T_a——大气温度，K；

T_n——恒温层温度，K；

管道入口边界条件：I≡u′u‾=~0.16(ReDH)-1/8---(4)]]>

l＝0.07D_H          (5)

k=32(u′I)2---(6)]]>

ϵ=Cμ3/4k3/2l---(7)]]>

式中：I——湍流强度；

u'——湍流脉动速度，m/s；

——平均速度，m/s；

——按照水力直径D_H计算得到的雷诺数；

l——湍流长度尺寸，m；

k——湍动能，m²/s²；

ε——耗散率，m²/s³；

C_μ——经验常数，取0.09；

管道出口边界条件：u＝u_flow；         (8)

式中：u——管道出口流速；

u_flow——自由出流速度。