导语

  

    确定泄漏后的泄漏量对于安全疏散和预警具有重要的意义。侯庆民著的《天然气管道泄漏检测及扩散研究》基于流体力学、热力学、计算数学和计算机技术，对天然气管道发生泄漏后的扩散情况进行方法研究和规律分析。首先，分析了国内外在气体泄漏和扩散方面的研究现状，对射流理论进行分析，研究了气体流动的基本控制方程；其次，建立了天然气管道泄漏率模型并利用MATLAB编写了计算泄漏率的程序；再次，根据流体力学和热力学基本理论，建立了天然气泄漏后在大气中扩散数学模型，应用有限元方法对模型的偏微分方程组进行离散求解；最后，基于上述模型，采用计算流体力学仿真软件FLUENT对天然气泄漏扩散进行模拟计算，并分析风速、压力、泄漏孔径以及障碍物的变化对扩散结果的影响。
    本书的天然气泄漏以及扩散的数值模拟研究结果与泄漏、扩散理论相符，从而验证了理论分析的正确性，所提出的研究方法为天然气泄漏扩散研究提供了一种分析思路，分析所得到的规律对天然气管道的安全运营和维护有一定的指导意义和参考价值。

内容提要

  

    天然气管道泄漏事故发生后，尽快检测到泄漏并确定其扩散规律，对事故预警和安全疏散具有很重要的现实意义。侯庆民著的《天然气管道泄漏检测及扩散研究》从安全检测与监控的角度展开研究，首先，以天然气管道泄漏为研究对象，考虑泄漏对管道内压力和泄漏点前流量的影响，利用逐次优化算法来计算其泄漏量，建立天然气管道泄漏计算模型；其次，通过搭建天然气管道（网）实验台，将基于扩展卡尔曼滤波器的实时模型法和基于光纤光栅应变传感器的负压波法应用于泄漏检测，研究基于支持向量机的模式识别方法对泄漏进行诊断，实现对泄漏和各种其他工况的分类；最终，利用流体力学仿真软件FLUENT对天然气泄漏扩散进行模拟计算，并分析风速、压力、泄漏孔径以及障碍物的变化对扩散结果的影响。
    本书可为大、中专院校教师，设计、科研等相关从业人员提供理论参考和技术支持。

第1章  绪论
  1.1  引言
  1.2  天然气管道运输发展状况
  1.3  天然气管道运输的安全问题
  1.4  天然气管道泄漏检测定位方法综述
    1.4.1  基于硬件的泄漏检测方法
    1.4.2  基于软件的泄漏检测方法
  1.5  国内外泄漏检测定位方法研究现状及总结
    1.5.1  国内外研究现状
    1.5.2  国内外研究现状的总结
  1.6  本书的主要研究内容
第2章  管内天然气流动的理论基础
  2.1  天然气流动基本控制方程
  2.2  天然气管道正常工况下的理论基础
    2.2.1  天然气管道正常工况下的计算方法
    2.2.2  天然气管道沿线的压力和温度分布
  2.3  天然气管道泄漏工况下的理论基础
    2.3.1  天然气管道泄漏工况下的计算方法
    2.3.2  天然气管道稳态泄漏模型及模型分析
  2.4  本章小结
第3章  天然气管道泄漏检测的实验研究
  3.1  实验研究目的
  3.2  实验台系统
    3.2.1  实验台概况
    3.2.2  实验台主要设备及原理
  3.3  泄漏实验的一般步骤
  3.4  实验测试及实验结果分析
    3.4.1  光纤光栅应变传感器的实验测试与标定
    3.4.2  泄漏实验结果分析
  3.5  本章小结
第4章  基于扩展卡尔曼滤波器的天然气管道泄漏检测与定位研究
  4.1  卡尔曼滤波器和扩展卡尔曼滤波器
    4.1.1  卡尔曼滤波器
    4.1.2  扩展卡尔曼滤波器
  4.2  离散化的包含多点泄漏的天然气管道瞬态流动模型
  4.3  利用扩展卡尔曼滤波器估计管道泄漏量和泄漏位置
    4.3.1  瞬态流动模型结合扩展卡尔曼滤波器估汁管道流动水力要素
    4.3.2  泄漏量和泄漏位置的算法研究
  4.4  模拟算例验证
  4.5  实验测试验证
  4.6  本章小结
第5章  改进负压波法及其技术理论分析
  5.1  负压波法及改进负压波法
  5.2  小波变换在负压波信号处理和分析中的应用
    5.2.1  小波变换基本理论梗概
    5.2.2  小波变换用于负压波信号降噪
  5.3  改进负压波法和负压波法检测效果对比分析
  5.4  负压波衰减规律研究
    5.4.1  负压波衰减的数学模型
    5.4.2  泄漏点距离的影响
    5.4.3  首端压力的影响
    5.4.4  泄漏量的影响
    5.4.5  最小可检测负压波
  5.5  改进负压波法的技术理论分析
  5.6  本章小结
第6章  基于改进负压波法的天然气管道泄漏定位研究
  6.1  改进负压波法定位泄漏位置原理
  6.2  天然气管道泄漏定位的关键因素和后续的工作
  6.3  小波变换用于压力突变点检测
    6.3.1  压力突变点的检测原理
    6.3.2  压力突变点的检测步骤
    6.3.3  小波变换检测压力突变点的应用实例
  6.4  管道内天然气流速和负压波传播速度修正公式推导
    6.4.1  管道内天然气流速
    6.4.2  负压波传播速度
    6.4.3  管道内天然气流速和负压波传播速度修正公式
  6.5  定位算法改进
    6.5.1  利用复化辛普森公式计算积分
    6.5.2  利用二分搜索法计算泄漏位置
  6.6  实验定位结果
  6.7  本章小结
第7章  基于最小二乘支持向量机的天然气管道泄漏智能检测研究
  7.1  天然气管道泄漏检测与最小二乘支持向量机
    7.1.1  天然气管道泄漏检测与最小二乘支持向量机的关系
    7.1.2  支持向量机与最小二乘支持向量机的基本理论
  7.2  基于LS-SVM的天然气管道泄漏检测模型
    7.2.1  输入输出特征向量的选取
    7.2.2  训练样本集
    7.2.3  核函数及参数优化
    7.2.4  基于LS-SVM的天然气管道泄漏检测模型的测试结果
  7.3  基于LS-SVM的天然气管道泄漏智能检测系统
  7.4  本章小结
第8章  天然气泄漏扩散的机理研究
  8.1  射流理论概述
    8.1.1  射流的分类
    8.1.2  均匀环境的浮力射流
    8.1.3  天然气管道泄漏的射流特点
  8.2  气体流动基本控制方程
    8.2.1  连续性方程
    8.2.2  运动方程
    8.2.3  能量方程
    8.2.4  本构方程
    8.2.5  状态方程
  8.3  本章小结
第9章  天然气扩散的模拟研究
  9.1  天然气扩散模型的建立…
    9.1.1  空气流动方程
    9.1.2  对流扩散方程
    9.1.3  天然气扩散方程组
    9.1.4  初始条件和边界条件
  9.2  天然气扩散模型求解
    9.2.1  有限元方法概述
    9.2.2  方程组求解
  9.3  本章小结
第10章  FLUENT软件及标准状态下的模拟结果
  10.1  软件介绍
  10.2  网格的绘制和FLUENT模型的选择
    10.2.1  模拟空间网格的绘制
    10.2.2  模拟的模型选择
    lO.2.3  边界条件的确定
  10.3  FLUENT初始条件的计算和输入
    10.3.1  天然气概述
    10.3.2  给定的管道参数
    10.3.3  标准状态下FLUENT所需各管道参数的计算
  10.4  标准状态下的模拟结果及分析
    10.4.1  标准状态下的速度分布
    10.4.2  标准状态下的浓度分布
  10.5  本章小结
第11章  不同条件对天然气扩散的影响
  11.1  风速对扩散的影响
    11.1.1  不同风速下的速度场分布
    11.1.2  不同风速下的浓度场分布
  11.2  不同泄漏压力对扩散的影响
    11.2.1  不同泄漏压力下的速度场分布
    11.2.2  不同泄漏压力下的浓度场分布
  11.3  不同泄漏孔径对扩散的影响
    11.3.1  不同泄漏孔径下的速度场分布
    11.3.2  不同泄漏孔径下的浓度场分布
  11.4  障碍物对扩散的影响
    11.4.1  下风向障碍物距离泄漏口不同距离的喷射扩散情况
    11.4.2  下风向障碍物不同高度的喷射扩散情况
  11.5  本章小结
结论
参考文献