文章编号:1009-6094(2023)02-0442-09基于查表插值算法的高压CO2管道泄漏瞬态特性数值模拟*鲁寨军1，2，3，王甲强1，2，3，张梓轩1，2，3，孙永龙1，2，3，王根达1，2，3，刘东润1，2，3(1中南大学轨道交通安全教育部重点实验室，长沙410075;2轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室，长沙410075;3轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心，长沙410075)摘要:为准确高效地模拟高压CO2管道泄漏的瞬态特性，基于Fluent仿真平台，利用用户自定义真实气体模型(UserDefinedRealGasModel，UDRGM)和用户自定义函数(UserDefinedFunction，UDF)，结合查表法和双线性插值法建立CO2的真实气体模型，并将压力驱动的Lee模型通过用户自定义函数嵌入Fluent求解器来模拟CO2的非平衡相变过程，建立了高压CO2管道泄漏的非平衡相变数值模型。通过与Botros等的试验数据进行对比分析，验证了该模型的准确性。在此基础上，对比了上述模拟方法与编译SW(Span-Wagner)状态方程模拟方法的精度和效率，最后使用本模型研究了不同初始压力对高压CO2管道泄漏瞬态特性的影响。结果表明:两种模拟方法精度接近，最大相差为7.37%，但提出的模拟方法效率明显优于编译SW状态方程的模拟方法，计算时间相较缩短约86.9%;初始压力为11.27MPa的最大总出口质量流量比4.36MPa的大7.24kg/s，而对应的气相CO2出口质量流量却低0.14kg/s;初始压力为11.27MPa和4.36MPa对应的近场最大射流流速分别为155.12m/s和175.50m/s;管内初始压力越低，泄漏后到达亚稳态时过热度越大，管内及泄漏口附近相变程度越剧烈，气相出口质量流量越大，近场射流峰值速度越大。这项研究可为工业规模管道泄漏的模拟和管道泄漏的三维模拟提供更高效的方式。关键词:安全工程;环境工程;二氧化碳;非平衡相变;计算流体力学;管道泄漏;气液两相流;数值模拟中图分类号:X937文献标志码:ADOI:10.13637/j．issn．1009-6094.2021.1814*收稿日期:20211013作者简介:鲁寨军，教授，博士，博士生导师，从事高速列车碰撞安全保护及二氧化碳相变特性研究，qlzjzd@csu．edu．cn;刘东润(通信作者)，助理研究员，博士，从事高速列车空气动力学研究，csuldr@foxmail．com。0引言碳捕捉与封存(CarbonCaptureandStorage，CCS)是实现碳达峰和碳中和最直接的技术方式，而管道运输是CCS技术中输运二氧化碳(CO2)的最主要方式［1］。为了提高输运效率，CO2通常以高压形式输送，过程中难免发生泄漏事故。而泄漏时CO2流动的瞬态特性对事故的预防、...
