Моделирование аварии на магистральном газопроводе
Модуль моделирует полный сценарий аварии: нестационарное истечение газа при разрыве трубопровода (метод конечных объёмов, реальный газ), формирование источника с динамикой котлована и трёхмерное рассеивание метана в приземном слое атмосферы. На выходе — зоны НКПР, размеры облака во времени и отчёт .docx с системой уравнений, граничными условиями и графиками.
Порядок работы
- Заполните параметры на вкладках формы (трубопровод, газ, атмосфера, источник).
- При необходимости настройте сетку и время в разделе «Решатель и сетка».
- Нажмите «Рассчитать» — расчёт запустится в облаке.
- Следите за прогрессом; можно закрыть страницу — расчёт продолжится.
- Изучите зоны, графики и скачайте отчёт .docx.
1Вкладка «Трубопровод»
Геометрия участка, режим и условия отсечки:
| Длина участка L, м | Длина участка между отсекающими кранами. |
| Внутренний диаметр D, м | Внутренний диаметр трубы. |
| Место разрыва x, м | Координата разрыва по длине участка (0 < x < L). |
| Давление, МПа | Рабочее давление в трубопроводе. |
| Температура газа, °C | Температура транспортируемого газа. |
| Скорость газа до аварии, м/с | Скорость потока в штатном режиме. |
| Обнаружение + начало закрытия, с | Время от разрыва до начала закрытия кранов. |
| Время закрытия кранов, с | Длительность закрытия отсекающих кранов. |
| Толщина стенки, теплопроводности, температура грунта | Параметры теплообмена трубы с грунтом (влияют на температуру истекающего газа). |
2Вкладка «Газ»
Состав и свойства транспортируемого газа. По умолчанию — природный газ (5 компонентов).
| Мольные доли CH₄/C₂H₆/C₃H₈/C₄H₁₀/N₂ | Состав газа. Сумма долей должна равняться 1 — контролируется на форме, при ошибке кнопка расчёта блокируется. |
| Газовая постоянная R, показатель адиабаты γ, c_p | Термодинамические свойства смеси. |
| Теплопроводность газа | Используется в модели теплообмена. |
3Вкладка «Атмосфера»
| Скорость ветра, м/с | Скорость ветра на высоте измерения. |
| Высота измерения ветра, м | Опорная высота (стандарт — 10 м). |
| Температура воздуха, °C | Температура окружающего воздуха. |
| Шероховатость z₀, м | Параметр шероховатости подстилающей поверхности. |
| Атмосферное давление, кПа | Давление окружающей среды. |
| Профиль ветра, класс Пасквилла | Логарифмический (нейтральный) или степенной профиль; класс устойчивости атмосферы A–F. |
4Вкладка «Источник»
Модель источника выброса определяет, как газ поступает в атмосферу:
| Подземный разрыв (котлован) | Основной сценарий: газ со срезов трубы формирует грунтовую полость/котлован и выходит через жерло. Учитывается вынос грунта, динамика котлована, потеря импульса. Раскрывает параметры грунта (плотность, пористость, угол откоса, порог эрозии) и котлована. |
| Котлован | Упрощённая эквивалентная площадка на поверхности. |
| Эквивалентная струя / Две струи со срезов | Надземные струйные модели истечения. |
| Эквивалентный диаметр кратера d_d, м | Характерный размер источника. |
| Глубина заложения до оси, м | Для подземного разрыва — глубина трубы. |
5Вкладка «Решатель и сетка»
Расширенные параметры численной схемы. Значения по умолчанию подобраны и проверены — менять их нужно осознанно.
| Время моделирования, с | Длительность сценария. Главный множитель времени расчёта. |
| Ячеек по x/y/z | Размер расчётной сетки. Больше ячеек — точнее и дольше. |
| Границы области, шаг dt | Размер области (в d_d) и шаг по времени. |
| Физика решателя | Теплоотдача в грунт, режим давления, модель турбулентности (RANS / LES-RANS), параметры замыкания Хёрста. |
6Прогресс и надёжность
После нажатия «Рассчитать» появляется полоса прогресса со стадиями: истечение из трубопровода → 3D-рассеивание → формирование отчёта.
| Расчёт идёт в фоне | Вычисление выполняется на сервере (в облаке), независимо от вашего соединения. Можно закрыть страницу или потерять интернет — расчёт продолжится. |
| Мои расчёты | Панель со всеми вашими расчётами и их статусом (идёт / готово / ошибка). После завершения там появляется ссылка на отчёт — даже если вы уходили со страницы. |
7Результаты и отчёт
| Зона 5 % об. (НКПР) | Максимальная дальность взрывоопасной зоны по ветру (НКПР метана — 4,4 % об.), полуширина и высота, масса выброшенного газа. |
| Параметры источника по времени | Расход, температура, плотность, скорость выброса в контрольные моменты. |
| Экстенты облака | Размеры зон (x/y/z) по уровням объёмной доли 5/10/30 % на разные моменты времени. |
| Динамика котлована | Для подземного разрыва — рост размеров, глубины, объёма и скорости выноса грунта. |
| Графики | Расход G(t), срезы облака, дальность зоны во времени, скорость выноса грунта. |
Кнопка «Скачать отчёт .docx» формирует записку: исходные данные, методику с полной системой дифференциальных уравнений, граничными и начальными условиями, параметры источника, таблицы экстентов и котлована, графики, сопоставление с НКПР и заключение.