江北水城东昌湖需水量计算初步研究

近年来,聊城市提出了建设卓越秀美的"江北水城"的战略决策,为了更好地反映江北水城河湖水系特征和水环境特征,模拟预测水质的时空变化,根据流体动力学和污染物迁移转化规律,采用水动力学——水质耦合概念,根据江北水城河湖水系的特点和实际情况,建立了二维水动力学数值模型和水质运移数值模型,对东昌湖水流运动和污染物变化进行了数值模拟,模拟预测了各污染物浓度的时空分布和变化规律。     

电厂温排水余氯对水环境影响的数值模拟

以扬州第2发电厂三期工程温排水问题为例,利用二维水动力模型对温排水余氯受纳水域长江扬州段潮流场进行了模拟;以该数值模拟的潮流场作为余氯输运模拟的水动力条件,利用余氯二维对流-扩散模型预测了受纳水域余氯的质量浓度分布,并分析了这种分布对水环境造成的影响.结果表明:在不利水文条件下,温排水中余氯的质量浓度空间分布范围较小,较高质量浓度的余氯分布在排水口附近的区域;由于环境水体对余氯的稀释能力较强,温升带长度有限、宽度很小,温排水中余氯对鱼类的影响是间接和微小的,对长江水生珍稀动物的生态环境几乎没有影响.     

基于MultiPatch 模型的大气污染三维扩散模拟

 垂直尺度上的污染浓度分布状况越来越受到关注,因此三维大气污染模拟具有非常重要的应用价值.结合三维GIS,采用多面模型与高斯烟羽数学模型集成的方式,通过边界值计算、三角条带构建、多面内插与渲染等技术方法,构建了基于三维的高斯污染扩散系统,探讨了污染物迁移规律和三维模型生成算法,并对某工厂含SO₂有害气体连续排放过程进行了二维与三维模拟,分析了大气污染物质量浓度空间分布特征,并计算得到该污染源大气污染最大落地点距离为206 m.实践表明,采用多面模型表达三维污染物空间分布具有快速、直观的优势,也利于剖面与三维空间分析运算.     

明渠水流-水质模型的格子Boltzmann方法

建立了一个明渠水流-水质的格子Boltzmann模型(LBM),经过Chapman-Enskog展开可以得出守恒形式的二维明渠浅水动力学方程组和对流扩散方程。对于浓度场,针对各向异性的紊动扩散系数提出改进的简化LBM模型,即松弛时间在纵向和横向不一致以及平衡分布函数不含流速的二阶项,更符合宏观方程。数值模拟了污染物的非对称扩散稳态和对流扩散输送的二维稳态问题,并与理论解进行了对比,相对误差在3%以下。对于二维恒定流下事故瞬时排放污染物的动态扩散输送问题,结果较好的反映了下游取水口处浓度增值随时间变化的高斯分布,和一阶迎风有限体积通量向量分裂法(FVS)的计算结果对比相对误差不大于1.8%。本模型具有很好的并行计算性能,在环境污染模拟与预测的数值计算领域有着广阔的发展前景。     

变质量流动吸附床内的速度分布

在气体吸附分离过程中,吸附床内气体流动过程实质上是一个变质量流动过程.借助二维模型对吸附床内气体的速度分布进行了研究,在模型中考虑了吸附引起的质量变化和床层的径向空隙率的分布.结果表明:(1)多孔介质本身对流动有着重整作用,使流动趋于均匀分布,但是进口端的吸附剂受入口效应的影响较大,在此区域速度呈W形分布,部分区域达到流化状态;(2)在吸附步骤,速度在传质区有着较大的变化,在其他的三个步骤内,速度沿吸附剂床层近似线性变化;(3)降压步骤中,床中气体速度较高,对颗粒冲击较大,易引起摩擦和粉化,应合理控制降压速率;(4)气体吸附引起的质量变化对压力和速度有着重要影响,不能轻易忽略.     

水葫芦生态型河道水流特性及污染物扩散数值模拟

以水葫芦生态型河道为研究对象,采用数值模拟方法应用二维水动力模型对水葫芦生态型河道的流场进行模拟计算,建立了水葫芦生态型河道水质模型,对河道中污染物质的扩散和降解过程进行模拟,率定了有关参数,求得了浓度场的分布情况,分析了污染物在水体中的迁移规律,取得了较为满意的结果.     

一种新的气体混合评价准则

气体混合的判断和衡量在理论研究和工程实际中都有着重要的应用.文章在流场浓度分布及混合理论分析的基础上,总结提出了一个新的气体混合评价准则Γ,并用大涡模拟的方法,对一系列气体混合模型及不同的入口条件进行数值模拟,在实际流场中对混合评价准则Γ的实用性及准确性进行验证.由模拟分析可得,Γ和通用的均方根准则一样可以准确地作为混合效果的最终评价准则,同时还可以较全面地反映整个流场的混合强度分布,并给出了应用实例,对混合器的评价和设计都有一定的指导意义.     

曲线坐标下平面二维污染物扩散输移的代数应力湍流模型

对浅水流动的控制方程和深度平均的污染物扩散输移的控制方程进行坐标变换，湍流的模拟采用各向异性代数应力湍流模式，建立了曲线坐标下平面二维水流计算和污染物扩散输移的代数应力湍流模型。采用具有浓度实测值的实验室连续弯道进行模型验证，对本模型计算的浓度分布与k-ε模型进行比较，结果显示了本模型在处理各向异性明显优于k-ε模型。     

含硫化氢天然气井井喷事故后果数值模拟

 井喷事故后果严重,特别是当井喷物质中含有H2S等有毒气体时,会造成重大的人员伤亡和财产损失,研究含H2S天然气井喷气体的扩散蔓延规律具有重要的应用价值。本文建立了含H2S天然气井井喷事故模型,对含H2S天然气井喷事故进行了数值模拟计算,模拟得到含H2S天然气井喷事故中,井喷气体的速度及浓度场的分布情况。数值模拟结果表明井喷气体符合气体射流规律,并可以数值模拟结果为依据进行井喷事故发生后危险区域的划分。     

电子与硅烷分子碰撞的散射截面对微晶硅生长影响

较为系统的研究了甚高频化学气相沉积在高压高功率下生长的微晶硅薄膜.给出了功率密度-气体流量和压强-功率密度的二维相图.用朗缪尔探针测出薄膜沉积时等离子体内部电子温度,并用麦克斯韦玻尔兹曼分布进行拟合给出电子能量分布函数.由电子能量分布函数出发通过单电子碰撞模型给出等离子体内部各种基浓度的计算公式.并通过数值模拟给出等离子体中SiH2,SiH3等基的浓度.利用SiH2与SiH3比值,结合表面扩散模型,解释气压功率密度相图中随电子温度的增加（功率的增加）,晶化率增大的现象.     

双进口方形分离器气固流动特性的数值模拟

采用RSM湍流模型对双进口方形分离器的气相流场进行数值模拟,得到了分离器内的速度场和压力分布;同时采用拉格朗日模型对方形分离器内固体颗粒的轨迹进行模拟。结果表明:双进口方形分离器内速度场和压力场的对称性较好但气流旋转强度不大且容易衰减;不同粒径、不同位置入射的颗粒轨迹有较大差异,细颗粒入射时分离器内容易形成气流短路现象,颗粒靠近分离器顶部入射时分离器内容易造成上灰环现象,给方形分离器的分离效率带来了不利的因素。将方形分离器筒体的四角改为切形倒角,可以很好地改善分离器的流场,并能有效提高分离器分离效率。     

垂直喷淋式原子层沉积反应器设计及数值模拟

提出垂直喷淋式原子层沉积(vertical showehead atom layer depositon reactor,VS-ALDR)反应器的概念。依据原子层沉积的基本原理,对VS-ALDR进行了四种形式的进口设计方案,分别为(1)无间隙扇形分隔进口设计;(2)带中心孔的无间隙扇形分隔进口设计;(3)间隙扇形分隔进口设计;(4)带中心孔的间隙扇形分隔进口设计。在fluent软件中对上述4种设计方案进行流场、温场以及浓度场模拟。根据模拟结果并应用传质理论,对VS-ALDR反应器中反应物浓度的分布进行分析和讨论。分析结果表明中心孔对于TMG和NH3的分隔作用明显。间隙扇形进口有利于TMG和NH3的分隔,并使得衬底处MO源和NH3的浓度集中在喷口下方,与分隔气体的互扩散减少。针对带中心孔的间隙扇形分隔进口反应器,讨论了不同的进口设计方案、高度、分隔气体扇形角、压强、衬底转速、流速以及不同的分隔气体对衬底处浓度分隔效果的影响。该研究结果适用于VS-ALDR输运过程及生长参数确定。为原子层沉积反应器的改进设计提供参考。     

Pollutant Concentration Distribution Behind Peninsular Models

IntroductionUnstable large- scale vortex structures are knownto exist in the wake region behind bluff bodies.Conventional measurement instruments such asPitot tubes,hot wires and light absorption probeshave great difficulties in measuring such unstableflows because they are single- point instrumentswhich will also disturb the flow.However,therapid developmentofelectronicsand signal analysistheory has greatly improved the ability of classicalflow visualization methodswhich were traditionallyonl…     

高瓦斯综放工作面采空区瓦斯涌出规律

 针对山西某矿煤层瓦斯赋存特点及高瓦斯综放工作面开采条件,采用数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了U+I 型通风采空区瓦斯流场以及瓦斯运移规律,分析了瓦斯涌出与产煤量和周期来压的关系。数值模拟结果表明;U+I 型通风可以有效降低回风巷和上隅角瓦斯体积分数;随着工作面推进,采空区后方形成的瓦斯富集带会不断扩大,回风侧后方瓦斯体积分数升高。现场实测结果表明:进风侧至工作面中部瓦斯体积分数变化幅度较小,靠近回风侧50 m 范围内瓦斯体积分数增加较快;绝对瓦斯涌出量与产煤量成近似线性关系,顶板初次来压后瓦斯涌出呈现周期性变化,经对比研究,数值模拟得到的瓦斯体积分数分布规律与现场实测结果相吻合;在采空区后方回风侧附近采用埋管抽放高浓度瓦斯是可行的,可以大量减少瓦斯涌出。     

天然气输送用过滤分离设备性能测定与分析

采用高压管道粉尘在线检测装置对天然气站场内多管旋风分离器和过滤分离器进出口管道内颗粒物浓度和粒径分布进行测定,得到多管旋风分离器和过滤分离器的实际分离性能。现场测试结果与常压常温下过滤分离设备的性能测定结果对比表明:多管旋风分离器现场的分离效率与实验室测试结果相一致,常压常温工况下的性能测定数据可以作为评价高压实际工况运行的指标。过滤分离器现场测试结果与常压常温下测试结果存在差别,主要原因在于滤芯现场使用过程中,滤芯纤维失效会导致较大颗粒穿透,使过滤分离器效率下降。     

双面对切进口结构的湿法烟气脱硫喷淋塔内流场的数值模拟和实验研究

烟气脱硫喷淋塔一般直径大高度低,处理的烟气量很大,气体进入塔内的几何结构一定程度上影响着塔内流场的分布,从而对SO2的有效吸收及运行性能产生至关重要的影响。常规情况下,烟气从单侧进口以自由射流方式进入喷淋塔,在进口处容易形成回流区、死滞区、涡流区。湿法烟气脱硫系统中的喷淋塔进口结构设计为双面对切进口。通过数值模拟和实验测试相结合的方法,研究了双面对切进口对塔内流场分布的影响。结果表明,采用双面对切进口结构,可以使喷淋塔得到近似于活塞流的均匀流场,从而使烟气均匀一致地通过脱硫喷淋塔,提高了脱硫效率。     

脉冲电晕等离子体净化有机污染物甲苯的实验研究

对脉冲电晕等离子体技术净化有机污染物甲苯进行了实验研究,考察脉冲成形电容、脉冲峰值电压、脉冲频率、气体流量、气体入口质量浓度等因素对净化效率的影响;实验结果表明成形电容有一最佳值;净化效果随峰值电压、脉冲频率增大而升高,随气体流量、进口质量浓度增大而降低。     

不同加湿模式下甲烷湍流燃烧特性数值模拟

为研究水蒸气对甲烷燃烧的影响,基于简化的24步甲烷气相反应动力学机理,通过数值模拟的方法研究了在助燃空气和燃料中分别添加同体积的水蒸气对甲烷同轴湍流扩散火焰流场、组分浓度分布及污染物生成的影响,重点分析了中间产物OH基团对燃烧温度、污染物生成的影响.结果 表明:添加水蒸气后,两种加湿方式下整体燃烧室温度均降低,燃料预混水蒸气燃烧方式下降低幅度较大;该模式下对控制污染物排放效果优于空气预混水蒸气,最后基于燃烧稳定性和控制污染物排放确定了一种最优的蒸汽燃料预混比例为71.4％ CH4/28.6％ H2O.     

世界油气田规模分布的分形研究

油气田规模分布对油公司及政府油气勘探策略意义重大.本文从数学规律的角度,应用分形理论对油气田规模与数量之间的规律进行研究.油气田规模分布的分数维D及分形拟合线可通过最小二乘法拟合得到.D定义为勘探成熟度,代表某区域勘探成效.其值越高,表明这个特定区域已发现的油气田越多而未发现的越少.分形拟合线包含有大量信息,包括:某一地区油气田的最大规模;大于某一储量级别油气田的累积总数等.这些信息将有助于分析某区域油气资源丰度、可能发现的油气田规模及其数目.通过对比世界不同地区油田规模分布的D值及分形拟合线,可以得出:美国勘探成熟度最高,新发现大型油气田的可能性也就最小;中东地区油气资源最为富集,发现大型油气田的可能性也最大:规模大于1000MMBoe的油田达50个,大于10000MMBoe的达12个(设定所有存在的油田都被发现).     

旋转填充床气相流场模拟与验证

为探索旋转填充床内的气相流场分布,本文对旋转床里的填料进行简化,建立了旋转床的二维物理模型。采用Fluent软件的标准k-ε模型模拟床内的气相流场,计算气体压降,并分析了气体在径向分布情况。结果表明：旋转填充床的压降主要集中在填料层内,压降随气体流量、转速的增加而增加,与实验数据相比,最大平均误差约22.6%;对于不同入口方式和内构件的旋转床,压降大小顺序为：切向入口>径向加挡板>径向加开孔挡板>径向入口,其中径向加挡板的旋转床内气体分布的均匀性较差。