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埋地管道作为一种安全经济的石油输送方式而被广泛采用,到21世纪初,管道总体长度已达60000千米。随着使用年龄增加、人为破坏等因素导致埋地输油管道发生泄漏事故频繁。埋地输油管道发生泄漏事故不仅影响正常输送,还会造成环境污染,而管道泄漏油类介质在土壤中扩散的热质耦合传递特性是进行污染土壤修复及埋地输油管道泄漏检测技术的基础。因此,开展埋地输油管道泄漏介质传热传质规律研究具有重要应用意义和学术价值。本文以埋地输油管道泄漏介质为研究目标,针对涉及其在土壤中扩散的热质耦合传递特性开展了理论和模拟研究。首先利用随机生长四参数生成法(QSGS)构造了土壤多孔介质,分析了QSGS方法中三个参数的作用。利用格子Boltzmann方法(LBM)中的D2G9模型分别对油、水在不同孔隙率的土壤中的介观流动过程进行了模拟,得到了油、水在不同孔隙率土壤中的流动特性,并基于该流动特性得到了油、水在土壤多孔介质中的阻力系数,最终确定了孔隙率与阻力系数的关系。将孔隙率与阻力系数的关系引入埋地输油管道泄漏介质在多孔介质内宏观流动传热模型,利用Fluent软件对孔隙率0.3~0.45范围和不同泄漏位置下埋地输油管道泄漏介质在土壤中传热传质过程进行了模拟。研究表明,随着土壤孔隙率增大,油相扩散到地表所需时间越长。泄漏位置对埋地输油管道泄漏介质在土壤中传热传质过程影响较大,油相在土壤热质迁移过程中,呈现不同变化规律,但趋于稳定状态时油相分布呈现“椭圆形”;而由于水相介质较少,导致其对泄漏介质在土壤中传热传质过程影响较小。随着泄漏介质逐渐进入周围土壤,在管道泄漏口位置周围土壤温度显著升高,而土壤传热能力较低、泄漏介质流速较小,导致远离泄漏口处土壤温度变化缓慢。通过本文研究,发展了基于格子Boltzmann获取土壤中油水流动阻力系数的方法,通过将介观的格子Boltzmann方法和宏观的Fluent软件模拟相结合,研究了埋地输油管道泄漏介质在土壤中的传热传质规律,该方法和研究成果为今后埋地输油管道泄漏介质污染土壤修复和泄漏检测技术提供了一定的参考作用。