基于小孔模型的输气管道流量系数修正-25aa0531.pdf

采输技术

DOI：10.3969/j.issn.1001-2206.2024.02.005

基于小孔模型的输气管道流量系数修正

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高晓楠，姚佳杉，钱薇如，郄晓敏，陈喜鸿，梁昌晶

1.中国石油华北油田分公司第一采油厂，河北任丘062552

2.华北石油管理局有限公司河北储气库分公司，河北廊坊065000

3.华港燃气集团有限公司，河北任丘062552

摘要：流量系数是管道泄漏速率计算过程中的不确定因素，目前流量系数的选取存在随意性和盲目性。针对

这一问题，在小孔模型理论分析的基础上，结合缩比实验和CFD数值模拟，考察管道内压、泄漏口形状、泄漏

面积、管壁粗糙度对泄漏速率及流量系数的影响，通过速度矢量及马赫数对泄漏口附近进行流场分析，利用多

元非线性拟合手段回归流量系数。结果表明，不同工况下的理论值均高于模拟值和实验值，而实验值和模拟值

的吻合性较好；在相同压力下，不同形状泄漏口的泄漏速率与泄漏面积均呈正线性相关；在相同压力和泄漏面

积下，矩形泄漏口泄漏速率最大，圆形泄漏口泄漏速率最小，说明矩形泄漏口的流量系数最大，其次为三角形

和圆形泄漏口；流量系数修正方程的相关系数分别达到0.9951、0.9964、0.9925，可以用于不同工况下泄漏

速率的计算。

关键词：泄漏速率；流量系数；修正；相似实验；CFD

Flowcoefficientcorrectionofgaspipelinebasedonsmallholemodel

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GAOXiaonan,YAOJiashan,QIANWeiru,QIEXiaomin,CHENXihong,LIANGChangjing

1.No.1OilProductionPlantofHuabeiOilfieldCompany,CNPC,Renqiu062552,China

2.HebeiGasStorageBranchofNorthChinaPetroleumAdministrationCo.,Ltd.,Langfang065000,China

3.HuagangGasGroupCo.,Ltd.,Renqiu062552,China

Abstract：Asanuncertaintyinthecalculationofpipelineleakagerate,flowcoefficientishaphazardlyselectedatpresent.Tosolvethis

problem,basedonthetheoreticalanalysisofthesmall-holemodel,combinedwiththesubscaletestandCFDnumericalsimulation,the

influencesofinternalpressureofthepipeline,leakageportshape,leakageareaandroughnessofthepipewallontheleakagerateand

flowcoefficientwereinvestigated.TheflowfieldneartheleakageportwasanalyzedbythevelocityvectorandMachnumber,withthe

flowcoefficientreturnedbymultivariatenonlinearfittingmethod.Theresultsshowthatthetheoreticalvaluesunderdifferentconditions

arehigherthanthesimulatedandexperimentalvalues,andthereisgoodagreementbetweentheexperimentalandsimulatedvalues.

Underthesamepressure,andwithdifferentleakageportshapes,theleakagerateislinearlycorrelatedwiththeleakagearea.Underthe

samepressureandwiththesameleakagear