随着国民经济的发展,石油类能源消耗量日趋增大,同时伴随着国家能源战略的调整,国内地下输油管网扩建迅速,目前已形成了巨大的输油管道网络系统。作为现代安全经济便捷的输油设备,随着时间的推移,其在土质腐蚀和自然灾害下易破损,导致管道中石油类介质泄漏,影响了能源安全,并造成了土壤污染,破坏了生态环境。研究输油管道泄漏污染物在土壤中的迁移规律对管道泄漏检测和后期土壤修复具有重要的意义。本文以研究埋地输油管道泄漏污染物迁移规律为目标,采用格子Boltzmann介观方法(LBM)和Fluent宏观仿真相结合的模拟方法,分析了污染物单相流体模型、污染物多相流介观模型、土壤多孔介质构造、土壤阻力系数获取、管道泄漏污染物迁移影响因素等,获得了地下输油管道泄漏污染物在土壤类多孔介质中的迁移规律。主要研究内容包括以下几个方面:1.多相流模型验证及参数确定。基于格子Boltzmann方法分析了管道泄漏污染物迁移中的流体模型与边界处理条件。采用D2Q9模型,分别分析了管道泄漏污染物在单相和多相两种情况下的迁移特性,其中单相流采用泊肃叶流模型,多相流采用伪势SC(Shan-Chen)模型。通过引入Young-Laplace定律确定了管道泄漏污染物迁移中多相模型的作用力参数。2.土壤多孔介质的构造。基于格子Boltzmann方法采用堆积圆和QSGS(Quartet Structure Generation Set)随机方法生成土壤类多孔介质,分析了两种方法生成多孔介质的差异,最终确定使用QSGS随机法生成文中所需的多孔介质。3.土壤多孔介质阻力系数的求取。基于格子Boltzmann方法研究了管道泄漏污染物在含气土壤多孔介质中的迁移特性,引入了多孔介质阻力系数求解方法,分析了格子单位与物理单位之间的转换关系,通过数值拟合获得了土壤孔隙率下管道泄漏污染物迁移对应的阻力系数。4.管道泄漏污染物在土壤中迁移影响因素分析。建立了管道泄漏污染物在土壤中迁移模型,通过Fluent软件模拟了泄漏口径、泄漏速度、土壤孔隙率、泄漏口位置等因素对管道泄漏污染物迁移过程的影响,进一步采用控制变量法对比分析了油/水相污染物的迁移规律。通过本文研究,获得了土壤中管道泄漏污染物介观迁移特性,并基于数值拟合方法得出了其阻力系数,引入Fluent研究了管道泄漏污染物的宏观迁移规律,研究成果可为今后研究地下输油管道泄漏污染物迁移机理、检测方法和后期修复技术提供理论依据。