所需的计算时间、收敛速度等方面，四边形网格均优于三角形网格，所以本文选用四边形网格。建立模型时忽略道的保温层和防腐层，忽略壁厚，道内气体置换过程是在常温下，而且流速较慢，长输管道氮气置换，道壁面可以认为是常温(环境温度)。在划分好的网格局部放大图如图1所示(采用IntervalCount分段方式，Ratio的节点距离比为1)。图中上下蓝色线段代表道壁面，虽然网格轴向距离划分较稀疏，但不影响本次模拟。图1计算区域网格局部放大图Fig.1Partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中应将“计算的度和计算所需时间”作为选取模型的标准。国内学者付春丽曾进行模拟并得出结论:Reynolds-Stress模型不适用于长输管道氮气置换数值模拟，因为此模型计算量，比k-模型要多消耗50%~60%CPU和15%~20%内存，收敛难度大，管道氮气置换，所以应从剩下三个k-模型中选择。其中标准k-模型的CPU消耗时间比Realizablek-模型少11%，比RNGk-模型少20%，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道氮气置换采用标准k-模型进行湍流流场的数值模拟[5]。1.4边界条件设置边界条件时应考虑实际计算机运算速度和适用于所选择的模型。置换中的空气和氮气都是可压缩气体，将氮气进入管线的进口设置为速度进口将管线的出口设置为自由出口内选取壁面边界1求***设置黏度利用理想气体混合定律，密度的计算公式使用理想气体，并将其应用于组分运输模型中。采用一阶隐式的非定常分离求***，PISO压力速度耦合算法，时间步长设置为0.1s，每一个时间步的迭代次数为20次。2数值模拟及分析从图2中可以看到，其余条件不变的条件下，随着直径的增加，也增大了对流扩散系数
管道氮气置换
2.3 单/双端注氮工艺优化“转换相图”
通过分别研究破损口当量直径和破损口位置对总
注氮时间的影响可知，单/双端注氮方式的选择存在临
界破损口当量直径和破损口位置。以临界点对应的破
损口当量直径与管径的比值为纵坐标，以破损口离注
氮阀室的距离与两端阀室距离的比值为横坐标，可得
如图 8 所示的单/双端注氮工艺“转换相图”。由“转
换相图”可知，存在一条临界“转变”线，破损口特
征位于“转变”线以上区域(A区域)时，选择双端注
氮工艺；损口特征位于“转变”线以下区域(B区域)
时，则选择单端注氮工艺。在B区域内，还存在一
个C区域，破损口当量直径与管径比(破损口孔径比)
小于 9.9%的区域，在该区域内，无论破损口位于何
处，破损口综合特征均处于“转变线”以下，即破损
口孔径比小于 9.9%时，需选择单端注氮工艺。在A区
域内，存在一个D区域，破损口孔径比大于 13.8%的
区域，在该区域内，无论破损口位于何处，破损口综
合特征均处于“转变线”以上，即破损口孔径比大于
13.8%需选择双端注氮工艺。
通过该“转变相图”，工程技术人员可根据破损口
综合特征(破损口距注氮阀室距离、破损口孔径比)查
找相应管道的经验相图选择注氮工艺，有助于工
程技术人员在管道事故应急抢修时快速优选氮气置换
方案，提高氮气置换环节的运行质量。
2.5氮气置换过程
其一，进行排空操作，即要使球罐内的压力为零。其二，抽真空，抽到420mm柱的时候需要对其进行渗漏检查，确保无渗透。其三，氮气置换，等到氧气含量是15%对其进行渗透检查确保无渗透，管道 氮气置换，再等到氧气含量是8.6%时，再次进行渗透检查确保无渗透，等到氧气含量是7.7时再次执行渗透检查，确保无渗透并且测试合格，这时候便可进行天燃气的充人。
2.6注氮压力
在氮气置换过程中对压力以及流速进行控制的方法就是借助氮气车的出口阀门来实现，在充氮开始的时候，罐内压差，流量也。伴随着氮气的不断充人，球罐内的压力也会随之，压差便会减小，流量也减小，等到充氮工作完成后，此时罐内的流量以及压差也，此时球罐内的压力是0.2兆帕。
2.7天燃气置换
在进行投产期间需要用供气阀门对天燃气的实际流量进行了解，保证天燃气的流速不能超过5米每秒，等到球罐的压力达到0.425兆帕时，罐内的实际含氧量会降到2%之下，燃气管道氮气置换，球罐置换工作完成。
3结语
综上所述，天燃气球罐氮气置换技术的应用对保证天燃气的安全又重要的意义，当然在进行天燃气球罐氮气置换工作时需要根据不同的实际情况来进行氮气置换方法的选择，需要注意在置换工作之前保证所有的准备工作已经做好，从而顺利完成置换工作。
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