油船装货过程液舱油品蒸发的数值研究

虽然近年来部分油船安装了VOCs回收系统使得油船在装货过程中VOCs排放量减少,但是油船仍是VOCs排放的主要来源。VOCs排放到空气中不但使优质油品浪费,而且还时刻威胁着装载过程的安全,因此控制VOCs排放是解决问题的关键。本文针对油船装货过程中液舱内油品的层流形态,基于扩散传质模型与扰动能理论提出一种蒸发模型,通过对Fluent的二次开发将该模型与VOF(Volume of Fluid)多相流模型及输运模型结合,研究油船装货过程中装货速度产生的扰动能对液货舱油品的蒸发影响。结果表明:数值模拟结果与模型试验一致性良好,验证了蒸发模型的准确性;同一装载率下,装货速率越大,产生的扰动能越大,蒸发速率越大;液货舱油品蒸发大致可分为0-5%、5%-20%及20%-95%三个阶段。此次研究可以为油船装货过程控制液货装载速度减少油品蒸发提供理论依据。     

基于SAFETI模拟的大气条件对天然气扩散影响的研究

为了确定在大气条件影响下天然气泄漏的燃烧影响和毒性影响,采用高斯模型对天然气泄漏后的扩散进行分析,确定了大气对其浓度分布影响的两大因素:风速和大气稳定度。通过SAFETI软件对容器内天然气瞬时泄漏的场景进行模拟,并结合控制变量法对模拟结果"泄漏发生18.75 s时,浓度4.4×10~(-2)天然气云的水平分布情况"、"下风向最大爆炸半径天然气浓度随时间变化的关系"进行分析,研究了天然气扩散过程中受风速和大气稳定度影响的浓度变化趋势和扩散分布规律。研究得出:天然气在泄漏的过程中,以聚集再分散的方式进行扩散,天然气总体分布的几何中心向下风向移动;泄漏天然气在扩散过程中,扩散速度随着风速和大气稳定度的增大而增大;天然气聚集的饱和浓度,随着风速的增大而增大,随着大气稳定度的增大而减小;在一定的时间内,风速越大,大气稳定度越大,天然气的扩散范围越大。     

基于FLUENT的含硫天然气泄漏数值模拟研究

为了研究天然气输送管道发生泄漏后气体的扩散规律,以长庆油田第五采气厂输送管道为研究对象,利用FLUENT软件进行数值计算。根据现场的实际情况,建立了数值模拟的物理模型,设置合理的边界条件,得到了不同风速下天然气扩散规律。结果表明:在静风条件下,气体的浓度和速度分布基本上呈对称分布。在风力的作用下,气体的浓度场向下风向发生了明显的偏斜,当风速为3 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方50 m处发生偏斜,当风速为5 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方35 m处发生偏斜,当风速为10 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方15 m处发生偏斜,而且随着风速的增大,射流偏离竖直方向角度也增大。同时风速越大,硫化氢对人体有危害的面积越小。     

基于Fluent的城镇LPG管道泄漏事故后果及影响因素分析

为分析城镇LPG管道泄漏扩散规律及其影响因素,建立了重气在大气中泄漏扩散的FLUENT数值模拟模型,并与实验结果进行对比,验证了基于FLUENT的重气扩散数值模拟模型的可行性和准确性。以某城市LPG管道为研究对象,利用RNG k-ε模型,分析了环境风速、障碍物以及城镇地形条件对LPG泄漏事故后果的影响。结果表明,风速的增加造成泄漏源处形成的膨胀云层减小,加剧了LPG在下风向的输运,增大了近地面区域LPG泄漏的危险性。障碍物的宽度越大,迎风面对LPG管道泄漏扩散的阻挡效应愈显著,有利于抑制LPG气云向背风侧近地区域的扩散蔓延,但应注意背风面涡流造成火灾爆炸危险性加剧的现象。当LPG管道在低洼地形和城市高楼间泄漏时,LPG管道泄漏事故危险性急剧增加。     

煤炭地下气化煤气扩散规律数值模拟研究

对煤炭地下气化原理,气体扩散原理进行分析,以计算流体动力学软件(CFD)为基础,模拟分析CO在不同泄漏速度、不同通风速度的情况下在巷道中的体积分数,得出随着泄漏速度的增大,煤气中毒性增大,发生煤气爆炸的可能性也逐渐增高;随着风速的加大,危险区域会逐渐向下风向和靠近泄漏口一侧偏移的扩散规律。当发生煤气泄漏应采取加大通风来稀释煤气浓度,保证人员安全的措施。     

风速引起的湍流对挥发性污染物传质的影响

为分析风速引起的水、气及其交界面的湍流对挥发性污染物在水气交界面挥发传质的作用,将挥发性污染物水气耦合扩散模型与可实现k-ε模型相结合,预测挥发性污染物水体点源泄漏后的时空分布。分析结果表明:风速增加,水气交界面附近时均速度梯度增加,进而导致湍动能和湍能耗散率增加。风速引起的湍动能和湍能耗散率的提高增强了污染团尾部的挥发传质,风速越大,污染团尾部的浓度分布占据的空间越大。湍动能和湍能耗散率越高,水中污染物浓度下降越快。风速对气侧污染物扩散的影响要先于对水侧污染物扩散的影响。湍能耗散率随风速增加而增加的程度高于湍动能随风速增加而增加的程度。     

基于FLUENT的天然气管道微量泄漏数值模拟

为了降低天然气管道泄漏对环境造成的危害,采用FLUENT软件对高压天然气管道微量泄漏后甲烷扩散特性进行数值模拟,模拟了非稳态时甲烷浓度分布情况;探究不同管道压力和泄漏方式以及不同时间下天然气泄漏扩散过程的变化规律,并通过甲烷浓度分布图分析天然气的扩散特性和区域。结果表明:管内压力越大,甲烷扩散区域越大;泄漏方式为细缝泄漏时,扩散范围就相对小孔泄漏较大;甲烷泄漏出去的扩散浓度变化在前几分钟内就已达到稳定。     

厂区天然气泄漏扩散的数值模拟研究

根据危险性气体空间泄漏扩散的特点,对厂区天然气等危险性轻质气体泄漏扩散运动进行了数值模拟,着重研究了大气风向风速、泄漏射流方向和泄漏时间对危险性轻质气体(天然气)空间泄漏扩散浓度场和危险性区域的影响.其中大气主导风的风速对气体扩散浓度和扩散危险性区域有很大的影响,如等值线图模拟的条件下,在x方向上,风速v=0.5 m.s-1比v=5.0 m.s-1条件下危险性区域大155 m.     

巷道冒落区瓦斯积聚的数值模拟及应用

巷道冒落区的瓦斯积聚,既可能会引起瓦斯燃烧或爆炸,又会导致煤自燃,同时瓦斯随风流进入巷道也会引起事故,构成煤矿安全生产的重大隐患。文中采用计算流体动力学软件FLU-ENT对巷道冒落区的瓦斯积聚和扩散情况进行了数值模拟,重点比较了不同风速条件下瓦斯积聚的差异。巷道风速越大,瓦斯积聚越弱,但是风速高于临界风速时,并不能显著地降低积聚瓦斯的最高浓度;同时模拟结果表明冒落区内设置导风板对稀释积聚瓦斯具有良好的效果。模拟结果进一步验证了实际预防冒落区瓦斯积聚措施的合理性和科学性。     

环境条件对柴油池火火行为的影响

为了分析不同初始环境条件下柴油池火的火行为,以下衬水垫层、直径D为205 mm的柴油池作为主火源和待引燃火源,通过对火焰温度、热辐射强度和烟气蔓延速度的测试,分析初始环境温度、自然通风和机械通风对柴油池火燃烧特性及安全防火间距的影响。研究结果表明:在自然通风条件下,环境温度越高,柴油池火进入沸溢喷溅阶段越快,辅油盆被引燃的可能性增大。当风速为0.5 m/s时,环境温度为9℃和25℃时柴油池火的安全间距分别应该保持在0.4D和0.6D以上;当风速为1.0 m/s时,两种环境温度下柴油池火的安全间距均应保持在0.8D以上。在所设置的实验条件下,辅油盆被引燃的临界条件是其接收到的辐射热累计达到392.634 k J/m2以上。低风速条件下,环境初始温度越高,柴油池火蔓延的危险性越大;当风速增加到1 m/s时,环境初始温度的影响相对较小,风速对柴油池火蔓延的影响更突出。     

限制空间装货过程中透气变化的晃荡效应

油船装货过程中存在油气蒸发,蒸发出的油气会带来多种危害。装货时产生的晃荡是影响油品蒸发的因素之一。研究油船装货过程中舱内货油的晃荡及气液界面处的扰动对油气蒸发排放的影响,建立几何尺寸比例约为1/40的油船单个油舱模型,进行两组4种不同装货速度下的装货试验。结合对流扩散模型,综合考虑扩散效应、对流效应及透气孔处的透气效应,研究在整个装货过程中油舱透气孔处排出油气体积分数的变化原因及规律。结果表明,在类似油舱这样的限制性空间的完整装油过程中(0~95%),油气的产生与排出规律随着装载率的不同而变化,大致分为0~5%、5%~50%、50%~70%、70%~95%四个阶段。     

基于FLUENT的氯乙烯泄漏扩散特性数值模拟研究

氯乙烯意外泄漏扩散时,很容易造成人员伤亡和环境破坏。采用Fluent仿真软件对氯乙烯气体泄漏及其外流场进行数值模拟,分析环境风速对气体泄漏扩散的影响。研究发现:在无风条件下,氯乙烯气体泄漏后堆积在近地面,扩散缓慢,泄漏云团整体呈现圆形;当环境风速为2m/s时,氯乙烯气体在环境风、重力和初速度共同影响下,近地面形成了气体云团后,气云逐渐往下风向移动。云团扩大的同时,浓度不断稀释,云团整体呈现椭圆形。     

油船装货过程液货舱气相区油气场数值模拟

油船装货过程中液货舱油品蒸发到气相区形成油气场,油气场中油气体积分数分布规律关系着装货作业的安全。通过建立更符合实际的三维模型,并对CFD(computational fluid dynamics)软件进行二次开发,将基于VOF(volume-of-fluid)模型、膜理论与菲克定律提出的传质模型与CFD软件相结合,模拟油船液货舱装货过程舱内油气场的变化,并利用试验数据对模型的数值模拟结果进行验证。结果表明:该模型数值模拟结果与模型试验数据吻合较好,验证了数学模型及数值方法的准确性;装货过程液货舱油气场的油气体积分数呈波浪状分层状态,油气体积分数梯度在竖直方向缓慢减小;随着装载率增大,油气场对流强度先增强而后减弱,并在对流较强时,油气场形成一个明显的涡;透气口排出油气体积分数、油气总量随油品装载的进行不断增大,在装载率为70%时,增长明显。     

地质封存中CO2泄漏的非稳态扩散数值模拟研究

针对碳捕集与封存技术中泄漏监测的难点,利用数值模拟方法研究了地质封存中CO2泄漏的非稳态扩散,以及不同的垂直风廓线形式、大气、地形等因素对非稳态扩散模拟结果的影响,探索了地质封存中CO2泄漏扩散的分布规律.研究结果表明:不同风廓线下CO2泄漏的扩散规律基本一致,仅在垂直方向上CO2的体积分数略有差异;大气层结不稳定程度越高,越有利于泄漏气体的扩散;风速越大,扩散达到稳定所需要的时间越短,稳定的CO2的体积分数越小;大气温度越高,同一高度上稳定的CO2体积分数越大,越有利于泄漏气体的垂直扩散;地表面粗糙度越大,越有利于垂直湍流波动的形成,当水平扩散减慢时,CO2达到稳定所需要的时间延长.     

通风环境下保温材料XPS的火灾特性

在0,0.6和1.2m/s机械通风条件下,实验研究不同火源距离和火源位置时挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)的火灾行为、引燃特性及烟气特性.结果表明,随着风速的增大,XPS表面火焰蔓延速度逐渐增大且较早出现结焦现象.通风风速和火源位置相同时,XPS引燃时间与火源距离近线性相关;火源位于垂直墙面位置时,风速从0.6m/s增加到1.2m/s,XPS最大引燃距离从0.2m缩短至0.15m.与其他工况相比,风速为0.6m/s时,烟气温度达最大值,且氧气、二氧化碳及一氧化碳浓度变化量最小,XPS燃烧速率随着风速的增加先增大后减小;当风速较小时,氧气浓度增加对XPS燃烧起主导促进作用;随着风速的进一步增加,其热效应对燃烧的抑制作用显著增强.     

丙烷气体连续泄漏扩散危害区域预测

比较目前应用较多的泄漏扩散模型的适用性,采用平板模型对丙烷气体连续泄漏进行模拟计算,求得平均风速条件下,泄漏源下风向52.35m的扩散区域内,丙烷气体将对车间人员产生不同程度的健康危害;静风条件下,泄漏源下风向约11.98m的区域内,丙烷气体达到爆炸浓度下限,若有火源易发生气团爆炸.分析结果可为使用丙烷气体的企业预测丙烷泄漏后对不同范围内的人员造成的危害程度提供参考.     

油船装货过程中液货舱透气特征研究

在油船装货过程中时刻存在着油品蒸发,产生的油气在舱内运移及透气口排放规律对控制环境污染及作业安全具有重要意义。基于VOF模型、扩散传质模型与扰动能结合建立的蒸发模型及层流模型模拟了油船装货过程中液货舱的油气运移。考虑到装货速率产生的扰动能对舱内油气运移的影响,分析了舱内气相区单位体积动能的变化规律;结合对流扩散方程分析了气相区油气扩散效应、对流效应对透气口油气质量流速作用特征。结果表明,液货舱气相区单位体积动能变化根据蒸发速率、扰动能影响大致可分为三个阶段;液货舱透气口油气质量流速变化按主导因素影响,大致可分为扩散效应、过渡和对流效应三个阶段。     

矿热炉塌料过程中烟尘扩散的数值模拟

以铁合金生产车间为研究对象,利用Fluent软件对车间内矿热炉生产过程中塌料事故的烟尘扩散规律进行非稳态的数值模拟.对连续相和离散相,分别采用标准k～ε模型和DPM模型,分析不同风速和风向的烟尘扩散规律.研究结果表明:当风速在2 m/s以下时,南风能更有效地排除烟尘,并且风速越大,清洁作用越明显;当塌料事故结束时,不论何种风速或风向,车间内烟尘污染面积达到最大;在300 s且无风时最大烟尘质量浓度是风速为4 m/s时的36.6倍;车间内的死角是烟尘最难排出的地方,北风风速为0.2 m/s的最大停留时间长达4 800 s.     

基于定容燃烧弹的不同初始压力甲烷爆炸特性研究

在工业生产现场中存在各种储罐,特别是在天然气柱罐区,天然气爆炸冲击波产生抛射物碎片形成多米诺骨牌效应。本文利用定容燃烧弹爆炸实验装置,通过设置不同初始压力、甲烷浓度条件,对不同初始压力下不同浓度甲烷爆炸特性进行了实验研究,结果表明初始压力增大,使甲烷-空气混合气的最大爆炸压力增大,爆炸危险性增加,初始压力对低浓度甲烷爆炸的最大压力影响最大;当量比浓度与爆炸下限之间的混合气体在初始压力增加时的正反馈效应,使当量比浓度与爆炸下限之间混合气体最大爆炸压力的增幅较当量比浓度与爆炸上限之间的增幅大,即当量比浓度与爆炸下限之间的混合气体较当量比浓度与爆炸上限之间的混合气体对初始压力更敏感。分析初始压力对甲烷爆炸传播的影响,对降低罐区甲烷爆炸事故的严重程度具有指导意义。     

基于Fluent软件的氨气泄漏扩散研究

本文基于Fluent软件对于氨气储罐的泄漏进行模拟,研究在不同风速、不同风向以及设置障碍物下对氨气扩散的影响.研究表明,氨气在自然扩散时呈蒲扇形沿着风向扩散;风速越大氨气在水平风速方向上扩散距离越远,污染范围也越大;风向与氨气泄漏口位置水平垂直时,氨气首先垂直于风向扩散一定距离,然后再沿水平风向扩散;障碍物对氨气的扩散速度和范围具有阻碍作用.