梁 月，陈保东，高 岩，杜明俊，田 娜

（1. 辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001；2. 中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北 任丘 0622552）

冻土区同沟敷设管道水热耦合数值模拟

梁 月1，陈保东1，高 岩1，杜明俊2，田 娜1

（1. 辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001；2. 中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北 任丘 0622552）

土壤作为一种典型的多孔介质，其内部流体的流动与相变过程复杂，常采用有限体积法作为理论研究方法。取西部成品油、原油管道玉门出站口作为研究对象，地表温度变化采用周期性边界条件，考虑土壤发生冰水相变时释放的相变潜热。模拟结果表明，管壁热流密度随环境温度周期性变化，土壤中的水分向冻结前锋进行迁移，无保温层的管道比有保温层的冻土融化范围大，融化深度深。

冻土； 同沟敷设； 水热耦合； 多孔介质； 数值模拟

冻土是在温度下降到0 ℃或以下时，土壤中的水分和基质成冻结状态的一种现象。我国西北地区地处中纬度地带，冬季寒冷，是我国冻土的主要分布区[1]。西部原油成品油管道西起新疆的乌鲁木齐市，途径新疆和甘肃两省共21个市（县），最终到达甘肃兰州市的兰州末站，实长约为1 858 km，工程穿越季节性冻土区与多年冻土区。冻土区埋地管道最常见的安全问题是冻害破坏，因此预测埋地输油管道周围冻土冻融过程中温度场的变化对防止冻害有一定意义[2]。

1 数学模型的建立

忽略管道轴向温降，建立二维非稳态传热模型。……