马 跃，王 岳，史俊杰，宋士祥，孙宪航，张国军

(辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001)

0 引言

热油泄漏的污染范围(深度和水平范围)是后期环境修复的基础性数据，泄漏时由于受到环境气候、管道埋深、泄漏位置、泄漏口径及土壤孔隙度等多方面因素影响，以致其泄漏扩散情况迥异[1－2]。本文在前人研究的基础上，通过分析埋地热油管道泄漏的传热和流动问题，建立地下管道泄漏过程流固耦合的相变数学模型，利用CFD软件模拟分析了管道在冬季和夏季两种不同工况的土壤中发生泄漏后，热油在土壤中的扩散传热过程及渗透扩散规律。以期为热油泄漏后污染土壤的范围检测与确定提供理论依据。

1 计算模型

1.1 管道泄漏物理模型

本文研究管道的上点泄漏问题，土壤区域和管道的二维模型区域断面，见图1。根据现场实验测量可知，由于大地本身存在温度场，距地面一定深度处，终年变化温度为1 K，管道散热对此处几乎没有影响，可认为是恒温层;距管道水平径向一定距离处，管道散热量对此处影响非常小，可认为是绝热边界。当管道发生泄漏时，管内流体逐渐向周围土壤渗流，该过程可以看作多孔介质的流固耦合换热问题[3－5]。

图1 土壤和管道二维径向断面Fig1 Soil and pipe－dimensional radial crosssection

1.2 数学模型

土壤多孔介质内部流体流动及相变过程十分复杂，有限容积法是处理多孔介质流动相变问题常用的理论方法[6]，原油在多孔介质中的渗流过程符合达西定律，相变过程流体密度变化符合Boussinesq假设，忽略由相变融化引起的速度变化。……