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龙图腾网获悉西南石油大学申请的专利一种掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118153470B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410104508.X，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离计算方法是由李长俊;王轲;贾文龙;陈勇设计研发完成，并于2024-01-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离计算方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离计算方法，属于油气安全技术领域，包括：步骤1，根据泄漏工况计算泄漏孔流动参数；步骤2，建立掺氢天然气管道泄漏过程数学模型；步骤3，建立泄漏区域几何模型并划分网格；步骤4，确定泄漏模型求解方法；步骤5，确定不同工况下掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离；步骤6，拟合掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离计算公式；步骤7，确定掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离计算公式准确性并应用；本发明基于多工况数值模拟结果拟合了掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离计算公式，可快速计算泄漏事故的爆炸危险距离，为掺氢天然气管道的安全管理提供指导。

本发明授权一种掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离计算方法在权利要求书中公布了：1.一种掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选取典型掺氢天然气管道泄漏过程为研究对象，根据泄漏工况计算泄漏孔流动参数，并将其作为后续泄漏模型的入口边界条件； 泄漏孔压力计算公式： 式中：p为管道运行压力，Pa；k为绝热指数；pe为泄漏孔压力，Pa； 泄漏孔温度计算公式： 式中：T为管道运行温度，K；Te为泄漏孔温度，K； 小孔泄漏的泄漏率计算公式： 当当式中：Q为气体泄漏率，kgs；C0为泄漏孔形状系数，其中圆形为1.00，三角形为0.95，矩形为0.90；de为泄漏孔径，m；M为混合气体摩尔质量，gmol；R为通用气体常数；pa为环境压力，Pa；Z为混合气体压缩因子； 步骤2，建立掺氢天然气管道泄漏过程数学模型，泄漏过程遵循的基本控制方程包括质量、动量和能量守恒方程，还需要使用组分输运方程计算其在泄漏扩散过程中的各组分局部质量分数，其中扩散系数采用Fick扩散系数矩阵，状态方程采用Peng-Robinson方程，湍流模型选用k-ε模型； 组分输运方程： 式中：ρ为密度，kgm3；为气体流速，ms；t为泄漏时间，s；Yi为组分i的质量分数；为组分i的扩散通量，kgm2·s； 多组分扩散系数需要以二元扩散系数为基础进行计算得到，Fuller二元气体扩散系数计算模型表达式： 式中：为组分i在组分j中的二元扩散系数，m2s；T为温度，K；p为总压，Pa；Mi和Mj分别为组分i和j的摩尔质量，gmol；Vi和Vj分别为组分i和j的分子扩散体积，cm3； 对于N组分物系，其传质过程扩散通量表达式为： 式中：为组分i的质量扩散通量，kgm2·s；Yj为组分j的质量分数；Dij为广义Fick定律扩散系数，m2s；Fick扩散系数矩阵由两部分组成，分别为Maxwell–Stefan扩散系数矩阵和热力学因子矩阵： 式中：为Maxwell–Stefan扩散系数矩阵，可通过矩阵[A]求逆矩阵计算获得；[B]为热力学因子矩阵；矩阵[A]和矩阵[B]表达式为： 式中：Xi和Xj分别为组分i和j的摩尔分数；Mw为分子量；m为用于定义混合物中平均分子量的下标， 步骤3，建立泄漏区域几何模型；采用非结构网格划分方法对泄漏区域进行网格划分，对泄漏孔附近区域的网格进行局部加密，并进行网格无关性验证； 步骤4，确定泄漏模型求解方法；泄漏模型入口边界条件根据泄漏孔流动条件确定，出口边界采用压力出口；选用双精度压力求解器，采用SIMPLE算法进行压力–速度耦合；为保证计算精度，湍流动能和湍流耗散率采用二阶迎风格式离散，瞬态方程采用二阶隐式格式； 步骤5，计算不同掺氢比下掺氢天然气的爆炸下限；分析不同工况下掺氢天然气泄漏扩散特性，确定不同管道运行压力、泄漏孔径以及掺氢比下掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离； 掺氢天然气的爆炸下限计算公式： 式中：i和mix分别为气体组分i和混合气体；Yi为总可燃气体中组分i的摩尔分数，％；LFLi为组分i的爆炸下限，％；LFLmix为混合气体的爆炸下限，％；N为可燃气体组分数； 步骤6，对不同管道运行压力、泄漏孔径以及掺氢比下掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离进行多元非线性拟合，确定爆炸危险距离计算公式： 式中：EHD为掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离，m；HBR为掺氢比，％； 步骤7，将步骤6拟合公式计算值与数值计算结果进行对比，确定拟合公式的准确性，后续采用拟合公式对掺氢天然气管道泄漏事故的爆炸危险距离进行快速计算。

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