受限空间重气扩散水幕的稀释阻挡效果

以CO2气体为对象,对受限空间水幕稀释阻挡重气泄漏扩散进行研究,考察水幕安装高度、水幕与泄漏源的距离、水压对水幕稀释阻挡效果的影响.结果表明:在水幕高度为1.2m时,水幕下风向所测得的CO2体积分数最小,水幕的稀释阻挡效果最好 ;当水幕距泄漏口越远时,水幕的阻挡效果越差,当达到1.5m以后时,水幕对CO2的阻挡效果基本不变;当水压越大时,水幕的稀释效率越高,水幕下风向气体浓度越低,水幕的阻挡效果越好.水幕主要是通过物理阻隔、机械驱散作用以及空气卷吸混合稀释等方式来对泄漏扩散气体进行稀释阻挡的.     

船舱CO2泄漏模拟分析

基于计算流体力学对船舱CO2泄漏扩散进行模拟,探究了泄漏速度、阻碍物高度和倾斜角对泄漏扩散的影响.结果表明:CO2泄漏速度越大,向船舱底部沉积愈明显,气体扩散的范围越大,人逃生时间越短;增加阻碍物的高度可显著增加对船舱CO2泄漏的阻碍作用;向左倾斜45°的阻碍物阻碍效果最佳,向右倾斜45°的阻碍物,下风向高浓度CO2区域最大,人员逃生越困难.模拟结果可为船舱CO2泄露事故预防提供参考.     

减缓全球气候变暖的新途径

因人类对化石燃料的大量燃烧,致使大气中产生了过量的温室气体CO2,导致全球气候变暖,海平面上升.为了避免温室效应可能给人类带来的灾害,应控制CO2向大气中的过量排放.减少和控制CO2在大气中过量聚集的一种新途径是将工业产生的CO2封存于地质建造中.最适宜CO2封存的地质建造是油气田废弃的或正在生产的储油气层、煤田中的不可采煤层和深层多孔隙含盐建造.人类在石油和天然气生产方面的经验是CO2封存技术和机理研究的有益基础.     

超临界CO_2在地下盐水层内弥散现象的数值模拟

在超临界CO2地质封存过程中,CO2在迁移过程中溶于盐水产生密度梯度,从而在盐水层中弥散并沉降,这对于减少盖层承受压力、降低CO2的泄露风险以及提高地下CO2的封存容量具有很重要的意义。该文研究了超临界CO2注入储层多孔结构后CO2在盐水中的弥散质量随时间的变化规律,分析了CO2地质封存工程应用中的关键参数盐度、温度、压强对一定时间内单位体积盐水层中CO2弥散质量的影响。研究表明:对于渗透率以及颗粒分布状况相同的储层结构,在CO2自由区气相饱和度相同时,盐水层盐度越大,指进现象越不明显,盐水层溶解CO2的质量也越少;盐水层温度越高,指进现象越明显,但是盐水层溶解CO2的质量减小;盐水层的压强越大,指进现象越明显,盐水层溶解CO2质量越大。     

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。     

含硫天然气管道连续泄漏规律研究

为了预测含硫天然气泄漏后危险气体的扩散距离和危险区域的面积,以中国石油长庆油田第五采气厂输送管线为例,结合当地的实际环境,根据高斯烟羽模型选择适合于含硫天然气连续泄漏的控制参数,开展了含硫天然气在不同泄漏量、大气环境、地面粗糙度条件下连续泄漏的数值模拟研究,得出了相应的下风向扩散距离及其危害面积。结果表明:不同的条件下,天然气扩散的距离和面积不同。泄漏量越大,天然气扩散的距离和危害面积也越大,H2S的危险区域的面积也越大;大气稳定性越高,扩散距离和危害面积越大;地面粗糙度越大,扩散距离和危害面积越小。模拟结果可为人员疏散方案及应急救援预案制定提供理论依据和技术指导。     

水下油气水平释放与垂直释放时扩散规律的比较

为了比较油气水平释放及垂直释放时的扩散规律,利用Gambit软件,建立水槽模型,在FLUENT中进行溢油后油气扩散的模拟,分析了不同泄漏方向及不同泄漏速度下油气的扩散规律与分布情况。模拟结果表明:油气分别在水平泄漏和垂直泄漏后的运动轨迹不同,前者呈J形,后者呈S形;水平泄漏的扩散范围相比垂直泄漏的扩散范围大,垂直泄漏到达水面需要的时间较短;泄漏速度越大,油气扩散的速度就越快,污染的范围就越广。     

基于多相流理论高速动车组齿轮箱密封系统分析

为了研究高速动车组齿轮箱密封系统的密封机理,分析润滑油液滴和理想气体混合介质下迷宫密封的密封性能,建立某国产驱动齿轮箱输出端密封系统结构的计算模型,采用Euler-Euler双流体模型,通过数值模拟得到密封系统的内部流场,对比研究转子转速对混合介质下密封内部流场的介质分布影响,分析润滑油液滴体积分数和直径对密封结构泄漏量的影响。研究结果表明:密封间隙的直通效应、润滑油液滴分布于静子腔或转子腔以及空腔所处位置是影响迷宫密封性能的主要因素;随着转子转速的增加,润滑油液滴的泄漏量先上升后下降最后趋于稳定;润滑油液滴体积分数越高,直径越大,泄漏量越大;当液滴体积分数越高时,液滴体积分数对泄漏量的影响越小,呈非线性关系,但泄漏量随液滴直径的增大呈近线性关系增大。     

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。     

柴达木盆地CO2深部盐水层地质封存模拟实验

结合柴达木盆地地质情况,设计了二维模型实验装置平台,模拟深部盐水层CO2注入过程的运移特点,分析对盖岩层的影响规律,并对CO2盐水层储量进行评估,最后对CO2深部地质封存物理模型实验装置的效果及相关问题给出评价和建议.     

室内空间重气泄漏扩散过程的影响因素

以CO2为对象,对室内空间重气扩散过程进行实验研究,考察泄漏源强度、泄漏源高度和开窗对室内CO2扩散过程的影响。结果表明:CO2在室内空间泄漏扩散后有明显的沉降和分层现象。CO2浓度和浓度上升速率随着高度的增加而减小。随着泄漏源强度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均增加,远离地面处CO2浓度值略有上升。随着泄漏源高度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均减小,远离地面处CO2浓度增加。当泄漏源高度较高时,虽然近地面处的CO2浓度相对有所减小,但整个空间都会有较高CO2的气体分布,危险性更大。室外静风条件下,在高位开窗时,空间内CO2浓度没有明显的降低;但在低位开窗时,近地面处CO2浓度明显降低,但远离地面处,CO2浓度降低幅度较小。     

苯储罐泄漏事故的仿真研究

为了解决化工企业中常见的危险化学品泄漏问题,以河南神马尼龙化工厂苯储罐区为例,在3个基本假设条件下,运用重气扩散模型和湍流模型,对苯储罐泄漏事故过程进行模拟和浓度云图分析,从而进行安全区域判定.研究结果表明,苯泄漏后在事故源方向沿下风向形成烟团扩散带,处于混合层的烟羽则会以相等的速率向垂直和水平方向扩散;对与不同风速下的泄漏情况,应采取相应的防护措施.研究结果实现了可视化仿真和现场数据管理功能,为处理苯泄漏事故提供了技术支持.     

复杂地形条件下气体泄漏扩散规律仿真与试验

针对复杂地形气体泄漏扩散问题,基于计算流体动力学方法,建立复杂地形气体泄漏扩散数值仿真方案,确定地面气体分布特点、监测点气体质量浓度随时间变化规律、地形及环境风向、风速等对气体扩散的影响作用。以SF6为示踪气体,设计并在川东北某山区集气站实施气体释放试验,以有色烟雾发生器为工具确定采样点布置,采用电子时控大气采样器和气相色谱-电子捕获检测法进行样品采集和分析,得到不同采样点、不同时间段内示踪气体浓度值。SF6释放试验结果表明,试验方案设计合理、可靠、具有广泛的适用性,能够有效降低采样点数量,提高采样数据的有效性,实现对试验数据的采集和分析。试验与仿真计算数据的一致性验证了建立的数值模型处理复杂地形气体泄漏扩散过程的有效性。     

采空区漏风及残煤瓦斯涌出对采场气流的影响

在国内外文献调研的基础上,通过渗流力学、岩石力学、采矿工程等多学科交叉,采用理论分析、数值计算结
合的方法,建立了煤矿采空区瓦斯流动数学模型。采用CFD 技术对漏风流分布及瓦斯浓度场进行研究,获得了整个
工作面上风流的速度和瓦斯浓度的分布情况,得到了漏入采空区和采空区返回工作面风流较为集中的范围,采空区漏
风量与工作面风量之间的变化关系,漏风流速沿采空区衰减规律,确定了整个工作面上瓦斯浓度最高的地方为回风隅
角,采空区内瓦斯浓度最高的区域也是整个采场瓦斯浓度最高的区域。通过对不同送风量的模拟研究,描述了瓦斯浓
度的运移趋势,得到了回风隅角瓦斯浓度与送风量的关系,并且发现近风侧瓦斯浓度梯度较大,增大送风量能降低近
回风隅角瓦斯浓度,但是会增加遗煤自燃的风险。揭示了采空区漏风和残煤瓦斯涌出对采场气体流动的影响规律。     

汽油储罐泄漏扩散三维动态研究

10 000 m³的立式内浮顶储罐在成品油站场中数量最多,为研究汽油泄漏扩散行为,考虑相邻罐之间的影响,通过FLACS软件,按照标准建立罐区三维模型,基于pool模块,分别讨论液池和可燃气云在不同泄漏速率、温度、风速影响下的扩散行为。研究结果表明,双罐区的液池和气云扩散主要受相邻储罐的阻挡而绕流扩散,随后与单罐区一样,受到防火堤的约束;根据在30 s形成的液池面积大小及可燃气体扩散最远距离来评价汽油泄漏后的灾害严重程度,发现泄漏速率越大、风速较小且稳定时,液池及可燃气云扩散速度越快,危险程度越高,而温度对液池扩展及气云扩散影响较小;结合监测点的实时气体浓度信息及GB 50493——2019相关规定,建议罐区可燃气体探测器设置在泄漏源附近,高度设置为0.3 m。     

燃气泄漏过程及爆炸对建筑构件损毁的数值模拟研究

近年来,由燃气泄漏引起的爆炸事故逐渐成为人们关注的重点。为探究燃气泄漏规律以及其爆炸对建筑物损毁效应,采用计算流体动力学分别模拟了燃气在密闭空间和开放空间的泄漏扩散,同时运用Autodyn软件的Remap技术模拟了密闭空间的三种墙壁在燃气爆炸作用下的损毁过程,研究了墙壁水平和竖直方向的压力、速度以及位移变化规律。结果表明:燃气在密闭空间的扩散速度小于在开放空间的扩散速度;两种空间的燃气泄漏口处观察点在0～15 s时的质量分数变化趋势一致,15 s后密闭空间的质量分数继续增加,而开放空间的质量分数基本保持不变;砖墙、钢筋混凝土墙和混凝土墙的位移时程曲线皆表现为线性变化;三种墙壁的压力峰值、速度峰值以及位移峰值随距离增大多表现为指数衰减趋势;相同距离下,砖墙的压力峰值、速度峰值和位移峰值在水平、竖直方向的差值大于其余两种墙壁的差值。     

水上风速的变化

本文在考虑水上湍流交换系数随高度和离岸距离变化而变化并与大气稳定度有关的情况下,从运动方程和连续方程出发推导当气流从陆上流入水上时,由于下垫面粗糙度改变所引起的水上风速定常变化的理论模式。根据这个模式计算结果,当气流由陆上流入水上时,水上风速的变化主要是发生在最初几公里(在陆上大气中性平衡和层结不稳定时)到十几公里(在陆上大气层结稳定时)距离以内,且随着离水面距离增大水域对风速的影响迅速减小。在大气层结稳定时,水上1米高度的风速可比陆上增大2—3倍、中性平衡时可比陆上增14％(强风时)到50％(小风时)。在大气层结不稳定时,水上风速变化最小,且强风时反比陆上风速减小,弱风时则仍比陆上风速有些增大。     

CO2/N2高压密相输送弯管压降特性实验研究

在高压密相气力输送实验装置上,研究了兖州烟煤在CO2和N2作为输送介质时,输送管路中水平弯管和垂直弯管压降的特性,以及云南褐煤煤粉含水率对水平弯管和垂直弯管压降的影响.结果表明:在系统压差相同,输送介质为CO2和N2时,水平弯管压降随表观气速U的下降而逐渐减小,CO2时煤粉体积分数比N2时小;垂直弯管压降随U的下降而减小,当U下降至5.3 m/s时,N2下垂直弯管压降达到最小值,CO2下没有出现压降最低拐点,CO2时垂直弯管的压降比N2时略高.由实验还发现,煤粉中水的质量分数增加会导致煤粉颗粒间相互粘黏、团聚,致使N2和CO2下水平弯管压降增大,垂直弯管压降小幅降低.通过模化理论和实验分析获得了不同输送介质下水平、垂直弯管的固相附加压损系数的拟合公式,由该式得到的弯管压降与实验吻合良好,误差在±5％以内.     

自然通风条件下炼钢厂煤气泄漏扩散研究

为评估炼钢厂中突发煤气泄漏的后果,通过建立二维简化平面模型,采用LES湍流模型对煤气在厂区的泄露扩散过程进行了数值模拟,得到了CO浓度随时空的分布规律.计算结果表明,在泄露过程中,泄漏口近的CO浓度分布比较集中;泄漏停止后,在自然风的作用下CO浓度并不能很快降低,而是呈现一个平缓的发展过程.本结果对突发煤气泄漏的报警和预案的制定有一定参考价值.