CO2多相射流的近場結構實驗測量和RANS方程模擬翻譯

1、CO2多相射流的近場結構實驗測量和RANS方程模擬CO2多相射流的近場結構實驗測量和RANS方程模擬R.M.Woolleya,*,M.Fairweathera,C.J.Wareinga,S.A.E.G.Falleb,C.Proustc,J.Hebrardc,D.Jamoisc摘要：部署一套完整的碳捕獲和存儲鏈應當著重于二氧化碳管道和中間存儲容器的運行，以及意外泄漏所帶來的危害。本文的目標是建立一個能準確反應在泄漏中觀測到的復雜物理變化的計算流體力學模型，特別是對擴散現(xiàn)象的準確預測。這被觀測到的相互作用的熱物理進程包括那些相關聯(lián)的一個高速膨脹不足的快速泄放，產(chǎn)生一個關聯(lián)的音速流動結構結構。在這樣

2、一個泄放中，由于膨脹和隨后的焦耳-湯姆遜冷卻反應，可能出現(xiàn)三相流，故需要一個合適的狀態(tài)方程來說明該系統(tǒng)的組成。本文的主要目的是考慮這些物理過程，綜合到一個合適的數(shù)值結構中，它可以用來作為一個量化相關危害的工具。這也包含了本文最近提出的一個運用有效數(shù)據(jù)驗證過的模型?？偠灾?，該模型提供了一個與實驗數(shù)據(jù)和成分數(shù)據(jù)一致性都很好的流體、音速結構以及溫度測量。 關鍵字：CCS；多相流動；實驗測量；數(shù)學建模；突然泄放；氣體擴散 1 介紹碳捕捉和封存技術（CCS）旨在減少從煤發(fā)電站和其他工業(yè)設施排放出來的二氧化碳。CCS技術涉及到捕捉二氧化碳并將它封存在一個合適的半永久的設備，比如自然形成的鹽堿含水層或者廢

3、棄的油井，而不是讓它排放到大氣層引起氣候變化。 大量高壓氣體和液體的安全運輸?shù)募夹g要求已經(jīng)建立了很多年。運用到實踐中，該技術被證明含有大量的有害物質，包括燃料和有毒物。然而如今，隨著大規(guī)模的碳捕獲和儲存項目的到來，注意力已經(jīng)轉移到安全運輸和處理密相二氧化碳(CO2PipeHaz,2009)。對于高壓氣體釋放時的物理觀察研究，比如天然氣的研究就很好，它們的行為相對的好理解。然而，二氧化碳釋放有很大的危險，由于它非常不尋常的物理性質，其中有的還沒有闡明。目前，正在進行的工作項目CO2 PipeHaz (CO2PipeHaz,2009)關鍵是量化所有相關的二氧化碳管道失敗的危害后果，形成應急響應計劃

4、的基礎，確定距離人口密集地區(qū)的最小安全距離。這樣的管道被認為是最有可能的從發(fā)電廠和其他行業(yè)到后續(xù)存儲點之間的二氧化碳運輸方式，它們的安全運行是至關重要的，由于他們的庫存可能是幾千噸。二氧化碳是一種無色無味的氣體，如果吸入占空氣濃度的5%左右就變得有毒，而且很可能在10%左右是致命的(NIOSH, 1996)。液體二氧化碳的密度比水大，但是它的粘度大小與氣體相似，這些特性使二氧化碳的運輸更加經(jīng)濟以及更有吸引力。然而，初步計算和實驗證明，由于它擁有一個相對較高的焦耳-湯姆遜膨脹系數(shù)，突然泄放導致快速膨脹，使得可能達到的溫度低于180 K。由于這種效果，在管道出現(xiàn)穿刺或破裂時會形成干冰，直接從液相或

5、氣固相穿過三相點（216.6K在5.11atm）。此外，二氧化碳在大氣環(huán)境條件下就升華，這種行為未見于大部分其他固體。當評估意外釋放帶來的危害，這是一個重要的考慮因素，由于二氧化碳比空氣重，形成的液態(tài)池蒸發(fā)或干冰沉降升華可能導致在地面聚集高濃度的二氧化碳，除了這些之外，還有相關的氣體泄漏形成的危險。本文提出的進展描述了一個新的多相排放和有預測能力的泄放模型，可預測關于二氧化碳泄漏的近場和遠場湍流流動，以及相變現(xiàn)象。和前面討論的一樣，考慮到二氧化碳在氣體和固體狀態(tài)下不同的危險概況，在近場泄漏過程中正確的熱力學預測是特別重要的。因此二氧化碳流體動力學的模擬提出了一個獨特的問題，本文提供的理論在一定

6、程度上闡明了觀察到的物理現(xiàn)象。以前的工作關注于二氧化碳泄漏的近場模型，在最近發(fā)表的文獻被很好的覆蓋 (Dixon et al .2012年)，還應該咨詢其他近期的發(fā)展。本文還提出了一系列大規(guī)模二氧化碳泄放的實驗測量結果，代表了在不同條件下的管道裂紋。這一系列的實驗代表了大部分最新的實驗數(shù)據(jù)，描述了這種膨脹不足流體的溫度和濃度場。已經(jīng)使用該實驗數(shù)據(jù)進行了模型驗證，通過比較闡明了數(shù)值模型的缺點，提出進一步的改進建議。還應該被指出的是，這里介紹的建模工作有可能進一步的運用，而不是僅僅在二氧化碳管道安全方面。雖然那用于音速噴放的技術模型被廣泛的報道，但三相二氧化碳的膨脹和相關的熱物理現(xiàn)象的研究是一個新

7、穎的方法。這可以應用于很多的技術領域，包括基于超臨界溶劑(RESS)快速膨脹過程原理的制藥、化妝品、和特殊化學品行業(yè)。在這些應用中，粒子產(chǎn)生的幾何形狀是由噴嘴幾何形狀、質量流量、壓力和二氧化碳的溫度決定。因此，該模型在設計階段，對預測流體結構和粒子分布將是極為有利的。2 實驗安排圖1 INERIS CO2 泄放實驗裝備包括傳感器結構的原理圖圖1描繪了一個INERIS建設的大規(guī)模二氧化碳泄放實驗研究的裝備示意圖。在流場的模擬區(qū)域，測量儀器由分散分布的熱電偶和沿著中心軸分布的三個氧氣濃度傳感器組成。用于模型驗證的區(qū)域從泄放口延伸5米，這個區(qū)域即圖一的陰影區(qū)域。模型區(qū)域大小的選擇是根據(jù)模型的發(fā)展，在

8、本文主要是由于膨脹不足，過多負載，多相噴射和近域結構。泄放點下游的5米，那噴射已經(jīng)在屬性上變成自相似，并在大氣壓力下有了相當大的距離，因此，這一地區(qū)的模擬不需要這樣的專業(yè)處理。圖二是相同的裝備的圖片，顯示了在圖片的右邊的外部泄漏點，在主容器原地前方的是填充球罐。后邊的2m3的球形容器是熱絕緣的，可以儲存在最大操作壓力和溫度分別為200 bar和473 K下1000公斤的二氧化碳。內(nèi)部裝備了6個熱電偶和2個高精度壓力表以及藍寶石的觀察窗口。它通過一根內(nèi)部沒有限制的泄放管線連接?？偠灾€長9米，包括一段彎曲在容器的內(nèi)部，插入到容器的底部以確保它完全的被淹沒在液態(tài)二氧化碳中。三個全功能的球閥安裝

9、在管道上。其中兩個的位置接近于容器，第三個接近于孔口固定器。最接近球罐的第一個閥是手動安全閥，另外兩個靠遠程控制。圖2 實驗平臺，包括填充球罐，主容器和泄放管的總體圖這個容器是由4個重力傳感器支持的，用來測量二氧化碳的容量。質量流率的測量精度接近于10%。容器內(nèi)的和孔口上游的溫度測量用的是0.5毫米K型熱電偶，其精確度為1 K。容器內(nèi)的靜壓測量用的是精度為0.1%，0200 bar的Kistler傳感器，并且孔口的上游用一個精度0.5% ，0 350 bar的傳感器。這個容器裝置如圖3所示。不同的孔徑可以被用在泄放管道的出口，都由鉆過孔的大螺紋法蘭做成的。這個法蘭的厚度是典型的15 mm，孔口

10、的直徑是恒定在一個10 mm 的長度，然后朝外做一個45度的倒角。圖4提供了這樣一個孔的例子，同時圖5是一個高速攝像機對一個9 mm 的噴嘴的泄放拍照。在6個測試報告和研究中使用的泄放噴嘴的直徑分別為6、9、12和25mm。泄放區(qū)域的測量元件包括安裝在距離孔口不同距離的垂直桅桿的K型熱電偶(直徑0.5mm)。這些元件的響應時間大約是1 s。此外，在每個桅桿的噴射中心線位置上都有一個氧氣傳感器。在試驗計劃中對大量的實驗配置進行了研究，但是只將最近的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在這里。表1是六個典型二氧化碳運輸條件的泄放場景的細節(jié)，這些都用于驗證模型。3 數(shù)學建模3.1 控制方程模型的建立基于雷諾-平均方程，包含質量

11、守恒、動量守恒、兩個守恒標量(二氧化碳質量分數(shù)和二氧化碳密相分數(shù))的密度加權的傳輸方程，每單位體積總能量(內(nèi)能和動能之和)，如方程(1)-(5)所示。該模型能夠代表組成的混合流體場的二氧化碳(蒸汽/液體/固體)和空氣。在這項研究中使用的方程是在一個軸對稱的幾何模型中計算的，但為了簡便起見，所有后續(xù)方程中列出笛卡兒張量形式。 （1） （2） （3） （4） （5）通過在3.2節(jié)中描述的湍流壓力張量，這個方程組是封閉的。3.2 湍流模型圖3 壓力容器設備表一 實驗泄放參數(shù)在3.1討論的方程組的封閉是通過k-湍流模型(Jones and Launder，1972)實現(xiàn)的，是雷諾應力，使用這種方法進行

12、模擬： （6）在這里，湍流或渦流粘度表示湍流動能的函數(shù)： ，其中 （7）根據(jù)湍流動能和耗散率的運輸方程的解決的要求，隨后這些模型變?yōu)椋?（8） 其中， （9）在這和定義為： （10）其中，C1=1.4和C2=1.94 （11） （12）雖然標準k-模型已廣泛應用于對于不可壓縮流動的預測，但是它在可壓縮相對物的預測的表現(xiàn)是欠佳的。那一貫提前預測的湍流水平，因此顯示湍流耗散增強的可壓縮流動。大量的k-模型的修改已經(jīng)被不同作者提出，其中包括修正湍流能量耗散的常量速率方程(Baz,1992;Chen and Kim,1992)，和耗散率本身(Sarkar et al.1991；Zeman,1991)。

13、現(xiàn)在作者以前的作品(Fairweather和Ranson、2003、2006)表示，對于典型流動的研究，模型提出Sarkar et al.(1991)提供了最可靠的預測。這種模式指定總損耗作為湍流馬赫數(shù)的函數(shù)，來自于可壓縮流動的雷諾應力精確傳輸方程的直接數(shù)值模擬的分析。觀察由振動包含流表明，重要的水槽通過震動產(chǎn)生的湍流動能預算，是一個可壓縮湍流耗散率，在較小的程度上，是壓力-擴張技術。在各向同性湍流流動中，壓力-擴張來看發(fā)現(xiàn)極小，因此提出了可壓縮耗散率表單。 （13）常數(shù)C是被一致視為可忽視的壓力擴張，并且是湍流馬赫數(shù)。k-模型的運用由湍流能量演化方程修改而來，湍流粘度被方程式(14)和(15

14、)分別定義為： （14） （15）湍流馬赫數(shù)的定義為： （16）其中c是當?shù)匾羲?。圖4 孔板法蘭樣品 圖5 高速攝像機拍攝的一個9m泄放17圖6演示了在軸向中心速度剖面，預測一個高度膨脹不足的噴氣的修改效果，(Donaldson和Snedeker，1971) 報道。標準k-模型顯然是太耗散，導致早期的壓縮/解壓縮循環(huán)的衰退。剩余的可壓縮修正模型，盡管無法描述第二個解壓循環(huán)最高峰的速度的大小，通過減少泄漏率，可以明顯看出和實驗觀察的一致性。 圖6 圖73.3 流體性質和組分運輸3.31 非理想狀態(tài)方程Peng-Robinson狀態(tài)方程(Peng and Robinson，1976)在預測二氧化碳

15、氣相屬性方面是令人滿意的，但相比SpanandWagner (1996)狀態(tài)方程，它在濃縮階段并非如此。此外，它在氣體壓力低于三相點時是不準確的，與任何一個方程相比，它沒有解釋在三相點的不連續(xù)特性。特別是它沒有汽化潛熱。Span and Wagner (1996)給出的亥姆霍茲自由能的公式，它說在三相點以上氣體和液體狀態(tài)是可以有效的，但是他沒有考慮實驗數(shù)據(jù)低于三相點，也沒有給出固體的性質。此外，公式太復雜而不能有效的利用計算流體力學代碼。構建一個復合方程狀態(tài), 從而確定二氧化碳的相平衡和傳輸性能。那模型的非粘性的版本詳細介紹在其它地方(Wareing et al.2013)，以及這里提到的方法

16、是延長流體方程的湍流關閉，詳細的在前一節(jié)已經(jīng)提到。在這里，氣相通過Peng-Robinson狀態(tài)方程(Peng and Robinson,1976)計算，液相和飽和壓力從Span andWagner (1996)狀態(tài)方程生成的列表數(shù)據(jù)計算，以及最佳的可用二氧化碳熱力學數(shù)據(jù)來源，設計研究所物理性質(DIPPRR)801數(shù)據(jù)庫,可以通過Knovel庫(DIPPR,2013) 訪問。 氣態(tài)二氧化碳的性質通過Peng-Robinson狀態(tài)方程獲得，定義壓力如下： （17）其中T是溫度，通用氣體常數(shù)R，和v是摩爾體積。a和b的參數(shù)有: 和 （18）以及 （19）在方程式（18）和（19），臨界溫度,壓力

17、,和二氧化碳的離散系數(shù)被給的如下： 和 （20）氣相內(nèi)部的能量用一下表達式定體積比熱來計算： （21）在這A =469.216, B = 0.6848, C= 1.211102。在溫度范圍150T(K)300這個表達式通過擬合得到了內(nèi)能DIPPR數(shù)據(jù)庫(DIPPR,2013)。氣體的內(nèi)能在被Span and Wagner (STP)運用的參考狀態(tài)是： （22）液體的內(nèi)能取自SpanandWagner(1996)，除了那個1.4422104JKg-1被添加價值為了確定那不同氣在飽和線體和液體內(nèi)能差別在協(xié)議中的模型。固體內(nèi)能如下： （23）這里A=-36.4215，B=12.3027，C=0.02

18、882，這是從DIPPRR獲得數(shù)據(jù)庫表以及潛在的熱核聚變在2.04932105JKg-1的三相點.請注意那壓力的依賴和內(nèi)能的不同和固體的熱能是忽略不計的，因為這些都是可以忽略的。計算固體密度、相同的方法Witlox et al(2009)使用,表示為: （24）再次基于DIPPRR801數(shù)據(jù)庫信息，根據(jù)劉(Liu,1984)，固體的聲速在大氣壓力和296.35 K是1600ms-1，假設這些是獨立與溫度和壓力，注意下面的結果是對固體密度和聲速極其不敏感的。 在三相點以上的飽和壓力是取自Span 和Wagner (1996)。在三相點一下，他們給出了一下經(jīng)驗公式： （25）在這Tt=216.59

19、2K是三相電的溫度，Pt=0.51795106Pa是三相點的壓力a1=-14.740846，a2=2.4327015，a3=-5.3061778。圖7顯示了氣體內(nèi)能和密相的飽和線。從液體到固體的轉變已經(jīng)是4 K，隨著集中在三相點的雙曲正切函數(shù)。這是計算的原因，以確保完成函數(shù)及其微分平滑。當處理一個狀態(tài)方程，它是方便的用亥姆霍茲自由能(H)的溫度和條件摩爾體積，作為所有其他熱力學性質可以很容易獲得它。對于理想氣體，每摩爾亥姆霍茲自由能如下： （26）這里T0和V0是在參考狀態(tài)的理想方程狀態(tài)是有效的。在目前的理想情況下，我們可以使用標準關系描述的壓力。 （27）從任何狀態(tài)方程獲取Hemholtz自

20、由能如下： （28）亥姆霍茲自由能的定義，熵獲得的關系： （29）那內(nèi)能被給： （30）Eq.(16)需要的當?shù)芈曀賮順嫵赏牧黢R赫數(shù)，現(xiàn)在可以被推測了。使用標準的關系，它可以顯示： （31）和： （32）3.3.2 Homogeneous平衡模式在齊次平衡模型(HEM)，所有階段被認為是在動態(tài)和熱力學平衡。那就是他們都有相同的速度和溫度。此外，密相CO2蒸汽的壓力被認為是等于飽和壓力。凝相二氧化碳的壓力被認為是等于合并后的二氧化碳蒸汽和空氣壓力(總壓強)。這些假設是合理的，如果二氧化碳液體滴或固體顆粒足夠小，以便他們與氣相湍流不相互作用。從事這項工作的代碼是保守的，它的工作是每單位體積的總能量

21、，正如方程(5)，也通過方程（3）計算二氧化碳的總質量分數(shù)。為了集成守恒方程，必須要計算總壓強、溫度、二氧化碳的總質量分數(shù)，二氧化碳蒸汽的密度、空氣密度和濃縮階段二氧化碳的密度，總密度U和。單位體積大量濃縮階段的二氧化碳如下： （33）這意味著密相二氧化碳體積是： （34）合并后的蒸汽和空氣的體積： （35）蒸汽和空氣的質量單位體積是: 和 （36）它們的密度是： （37）和 （38）由于二氧化碳蒸汽與固體/液體二氧化碳的平衡，以下是適用的: （39）其中p(v,T)是由狀態(tài)方程給出的壓力，Eq.(17)。地區(qū)有明顯的混合，可以使用二氧化碳蒸汽和理想狀態(tài)方程： （40）然后總壓強： （41）總

22、內(nèi)能: （42）U(l, T)是每單位質量濃縮階段二氧化碳的內(nèi)能，然后確定固體密度： （43）從狀態(tài)方程（33）-（38）運用NewtonRaphson迭代可以求出T，p，和。3.3.3 均衡弛豫模型正如前面討論，相關的HEM假設是合理的，假設二氧化碳液體滴或固體顆粒足夠小。有一些跡象表明這不會是真的，特別是為了測試計算按直徑厘米順序排放的噴嘴的泄放。因此，該模型進一步發(fā)展成一個均衡的弛豫模型，介紹了弛豫時間與密集階段的聯(lián)系。發(fā)現(xiàn)模型的延伸對預測有很大的影響，需要在第四節(jié)提出更多精確的結果。一個完整的模型需要包含離散滴或粒子，但有可能源自一個簡單的分模型，由于被放松的平衡，在溫度放松是被忽略的

23、并且假設濃縮階段質量分數(shù)取自Eq.(4)與下面方程式： （44）這里PV是蒸汽壓力，PS是飽和壓力，是弛豫時間。這是組成蒸發(fā)/冷凝率的形式，來自雅各布森(Jacobson,1999)。弛豫時間選擇代表近場泄放的行為，比如考慮到10-3s的順序，獲得的評估計算二氧化碳飽和壓力與在當?shù)卣羝麎毫Φ谋嚷?。在余震流動區(qū)域，選擇的是2.5s順序的弛豫時間，代表了濃縮階段的非平衡狀態(tài)。3.4. 半離散化和網(wǎng)格適應解決描述的時間依賴軸對稱的方程，得到使用修改后的通用流體動力學版本代碼，如MG和Mantis數(shù)字公司提供的那樣。在這段代碼中，集成的方程采用二階準確，逆風的，有限體積法，該方法的運輸方程是離散的，接

24、著用一個保守的控制體積的方法，依賴存儲在計算單元中心的變量。運用近似擴散和使用源條件進行中心差分，aHarten,Lax,vanLeer (HLL) (Harten et al.1983)，二階準確的戈杜諾夫的方法變量，遵守對流和應用壓力流量。充滿明確的，準確時間的方法是一個預測校正過程，在這個過程中，預測階段是第一階段，用于提供一個在中間和快結束時的解決方案。這是隨后使用計算二階校正階段的通量。一個進一步解釋該算法可以其他地方(Falle,1991)找到。計算還采用一種自適應網(wǎng)格有限體積算法(Falle和Giddings，1993)，使用一個二維的矩形網(wǎng)格與網(wǎng)格適應通過連續(xù)計算網(wǎng)格覆蓋精制層

25、。圖8演示了這種技術。在這有變量大小的梯度，比如流動邊界、或不連續(xù)的比如馬赫盤，那網(wǎng)格是比在區(qū)域中更精練的，比如流體周圍的自由流。每一層從前任形成，通過加倍每個立體方向計算單元的數(shù)量。這種技術使一代的好地區(qū)電網(wǎng)的高空間和時間變化，相反，相對粗網(wǎng)格流動區(qū)域的數(shù)值更光滑。圖8 馬赫盤區(qū)域自適應網(wǎng)格細分網(wǎng)格速度預測4 結果與討論 這種計算方法要求溫度的初始條件，二氧化碳的壓力、密度、速度和密相質量分數(shù)，獲得的等熵壓縮計算的二氧化碳。減壓的初始條件規(guī)定從儲存球罐中進行實驗觀察，以及在假設光滑的泄放管的頭部。對名義管道墻粗糙度進行靈敏度分析，和從那結果觀察到的微不足道的效果。然而發(fā)現(xiàn)的準確性預測對最初的

26、流動率顯著的影響。圖9顯示了溫度的預測資料，該數(shù)據(jù)取自實驗測試2、3和4，在軸向位置1、2、3、4、5米，觀察中心線的泄放。1米位置缺席的實驗數(shù)據(jù)是由于熱電偶的凍結和產(chǎn)生的錯誤信號造成。圖9對比氧氣摩爾濃度的預測和可利用的數(shù)據(jù)的實驗觀察，也就是中心線位置泄放口2和3，這三個實驗采用6 mm噴嘴，和只收集中心線的泄放，實驗傳感器矩陣在進一步擴大測試將徑向配置文件，它將隨后討論了。 圖9 實驗2、3、4的軸向溫度和摩爾分數(shù)數(shù)據(jù)的預測（線）軸向溫度測試的三個數(shù)據(jù)和觀察到的是一致的，盡管近域的溫度預測過高是在每個實驗觀察到的。對實驗2和3，無論如何，這過高的預測大多是建立在實驗錯誤的限制上，但是實驗三

27、的結果在1和2米的位置顯示一個略大的差異。然而這確實使在2，4，5m的遠場預測數(shù)據(jù)更一致。在梯度上可以看到在預測溫度的曲線的軸向位置一米的前面上有更輕的影響。這個現(xiàn)象是可以預料的，是由于系統(tǒng)通過三相點溫度升高。從固體-氣體到液體-氣體平衡的改變引起了密相內(nèi)能變化，因此改變了當?shù)氐臏囟?。此外，沿著中心線的測試2和3預測中心是和實驗一致的。第一個2米的泄放的混合的過高預測輕微的超過氧氣分數(shù)，但模型的表現(xiàn)仍然值得稱贊的。實驗4的氧氣數(shù)據(jù)還不可用，過多的浪費解決說明錯誤預測混合率，k湍流模型以這樣一種方式表現(xiàn)在可壓縮這噴射是眾所周知的。雖然根據(jù)糾正Sarkar等模型(1991)，有一個各向異性的可能性

28、元素的雷諾應力張量不考慮，因此瞬間動蕩被合并在這個模型框架內(nèi)解決。圖10顯示了徑向溫度預測資料繪制對實驗數(shù)據(jù)測量沿著通過那釋放測試6,7,8的垂線，在軸向位置1,2和5m。從定性和定量兩個模型捕獲的聲波版本熱力學結構，雖然有一個小的觀察和預測擴散率之間的差異近場，計算在接受的誤差范圍內(nèi)的實驗數(shù)據(jù)。在釋放的核心, 當較試驗溫度看作可預測的，除了在預測非粘性的地區(qū)仍然存在在1米在測試6和7，2米在測試8。有可能是二氧化碳密集階段從系統(tǒng)中移除由于集聚等現(xiàn)象，這將影響到更高的溫度。因此，模型的最新發(fā)展包括公司內(nèi)的固體和液體顆粒的分布模型流,預計粒子凝聚會影響預測的溫度。同時，系統(tǒng)可能由于這而不平衡，或

29、者生成湍流，這可能產(chǎn)生觀察到的差異。峰值位于釋放的中心，這純凈二氧化碳存在于固體、和蒸汽階段。固體和蒸汽在平衡，因此二氧化碳蒸汽壓力等于二氧化碳飽和壓力。當?shù)氐臏囟热缭谀Ｐ椭卸x的。在這個區(qū)域總壓力接近大氣壓力，因此高濃度的二氧化碳將會適當?shù)販囟雀?。從中心線轉移出，二氧化碳分數(shù)減少，導致蒸汽壓力的減少，從而降低溫度。一旦沒有固體剩余，那將會有一個影響在曲線上，并且隨著二氧化碳蒸汽和空氣的混合那溫度會肉眼可見的增加。在實驗6和7的2米和實驗8的5米，像剩下的那沒有密相階段，那溫度曲線是被在大氣壓力下二氧化碳混合空氣決定的。應該注意到這中心線頂點在預測溫度看起來是同類模型運用在這些計算的特征，這

30、一點實驗觀察現(xiàn)象的數(shù)值并不是復制，盡管進一步更詳細的測量在這方面很有用?？梢灶A測到HEM假設的影響，因此形成的低谷偏離中心的熱剖面, 將一定程度上使預測更符合數(shù)據(jù)。因此，預期最近將無法觀察到計算融合發(fā)展拉格朗日粒子跟蹤模型，目前將展開進一步的工作。 圖10 實驗6、7和8在軸向1、2和5米處垂直溫度數(shù)據(jù)的預測（線）圖11描述了軸向的溫度預測對實驗數(shù)據(jù)與二氧化碳釋放的實驗6、7、8的對立，正如前面討論，計算和實驗的一致水平是可比的對這三個調查。也反映了觀察到的中心線對于實驗6和7的普通溫度低于預期。圖11顯示氧氣摩爾分數(shù)預測的策劃實驗數(shù)據(jù)中心線相同的測試。相反計算測試2、3和4,低于預期的溫度在

31、近場導致一個關聯(lián)低于預期的分數(shù)在同一位置。這低于預期距離這些調查的1米，然而尤其是強調當相比先前的實驗,需要進一步調查。根據(jù)(Birch et al.1984)，軸向集中衰變的膨脹不足的釋放可以規(guī)定如下： （44）當量直徑為： （45）0.587是一個二氧化碳相關的常數(shù)。軸向衰減常數(shù)k是給定一個普通數(shù)值為4.90，Cd為0.85。 這種方法的近似混合測試6、7、8是被應用和相關O2濃度計算。圖11的相反的圓圈顯示了11顯示這些值繪制實驗觀察和預測結果。有趣的是，整合實驗觀察和的指示(樺木et al.1984)，減少與增加噴嘴的大小和初始儲層壓力。同樣值得注意的是, 在近距離實驗數(shù)據(jù)與理論密切協(xié)議(Birch et al 1984)，反之，與預測更遠的下游更接近。在所有三個計量點是最大的，這是測試8中最引人注目的差異。雖然不是決定性的，這些觀察是前面討論的象征，可能是這模型的缺點。 圖11 實驗6、7和8軸向溫度和氧氣摩爾分數(shù)的數(shù)據(jù)的預測（線）5 結論 一個湍流計算流體動力學模型已經(jīng)提出，該模型有涵蓋了高壓多相二氧化碳泄放的近場結構，解決意外管道穿刺或破裂的能力。該模型包含了評價二氧化碳的狀態(tài)變量的新方法，正如Wareing et al(2013)