舱室有害气体泄漏数值模拟

为研究舱室内害气体泄露过程,减少有害气体对乘载员的危害。采用Navier-Stokes方程与RNG k-ε湍流模型,利用计算流体力学(CFD)理论方法,建立有害气体泄漏的数值计算模型。以某型车辆为例,对车舱内有害气体泄漏扩散过程进行数值模拟,计算得到舱室内有害气体各组分在舱内空间分布及舱室内有害气体泄漏扩散的一般规律。分析结果表明,文中计算方法有效地捕捉到舱内有害气体运动过程以及浓度变化过程,可为舱室有害气体控制设计与评价提供理论基础。     

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.     

室内燃气泄漏的模拟与分析

于室内燃气泄漏引发的爆炸和火灾事故给居民的生命财产造成了极大的损失,通过浮射流理论和紊流扩散理论对燃气泄漏后扩散情况进行了分析简化,建立了流体力学模型并定义了其边界条件.运用CFD软件对该模型进行了数值模拟,得到了泄漏发生后不同条件下的室内燃气浓度的变化规律,对燃气管道优化和减少火灾具有指导意义.     

高压架空型输气管道泄漏扩散数值模拟

基于商业CFD软件FLUENT,选用组分运输模型和k-ε湍流模型,运用PISO求解方法,对以甲烷为主要成分的天然气在空气中的泄漏扩散过程进行数值模拟.得到了不同管内压力和不同泄漏口口径下天然气泄漏量的数值模拟结果,与基于小孔泄漏理论模型计算结果基本吻合.结果表明：管内压力和泄漏量呈线性规律,泄漏口口径和泄漏量呈二次规律;泄漏产生的射流抬高高度随着管内压力的变化明显而随泄漏口口径变化不明显.     

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.     

叶顶凹槽对燃气透平动叶气动性能及叶顶传热的影响

应用数值方法研究了燃气透平动叶项部凹槽对动叶气动性能及叶顶传热的影响.采用商用计算流体力学软件CFX5.7求解稳态可压时均N-S方程组,湍流模型采用标准k-ù叫湍流模型,总体求解精度为二阶.计算叶型为一个典型现代燃气透平动叶片,叶顶凹槽深度取3%叶高,考虑了5种不同叶顶间隙的影响.结果表明:在凹槽内存在复杂的流动结构,相对平叶顶动叶,凹槽能够显著降低叶项的泄漏流量,减小泄漏损失,尤其在大间隙时更为明显;在小间隙时采用凹槽叶顶可以降低叶顶热负荷,而在大间隙时,凹槽叶顶的热负荷反而高于平叶顶的热负荷.     

气体扩散CFD建模敏感性分析

 提出气体扩散计算流体力学建模敏感性分析的概念,即从众多影响模拟结果的不确定性因素中找出对建模有重要影响的方面,并监测、分析其对模拟结果的影响程度,进而选定最佳建模参数的一种不确定性分析方法。建议敏感性分析顺序应为网格依赖、边界条件、湍流模型及求解控制参数分析。重点对网格依赖和湍流模型敏感性分析的原理和方法进行了论证,并结合某高含硫集气站气体泄漏扩散建模进行了算例研究。研究结果表明,网格依赖分析可在模型预测精度和计算成本间获取平衡点;通过将各湍流模型预测结果与经验公式模型对比,可选取最适合的湍流描述方法。敏感性分析对构建合适的计算模型,提高计算精度,降低计算成本具有重要意义,是气体泄漏扩散建模中不可或缺的重要环节。     

煤炭地下气化三维非稳定对流扩散的数学模型

研究了煤炭地下气化气体对流扩散的基本特征,在模型试验的基础上,通过对气化发生炉体内煤层燃气化过程中流体浓度场分布和变化规律的分析,建立了三维非稳定对流产扩散模型,阐述了主要模型参数的选取方法,采用上游加权多单元均衡解法对数学模型进行了求解,并对模拟计算结果进行了分析和讨论,计算值和实测值基本相符合,证明了对气化炉内浓度场的数值模拟是可靠的,研究结果为进一步对煤炭地下气化过程进行了定量研究,奠定了必     

城市建筑群环境有毒有害气体扩散数值模拟

应用计算流体力学(CFD)原理和方法建立街区尺度点源泄漏扩散的数值模型,并经风洞试验结果验证其正确性.对街区建筑物扰动和两种来流风速(1.5 m·s-1,3.0 m·s-1)下近地面气云扩散过程及特性进行模拟与分析.结果表明:给定合适的计算参数,基于RNG k-ε模型和SIMPLE算法能够有效模拟复杂障碍物条件下有毒有害气体的扩散过程;近地面气云扩散受道路、建筑物布局和来流风速的影响明显,建筑物周围测点浓度同该处源距、方位、高度以及风向偏离程度存在密切联系;较大的来流风速加快气云水平输送,同时有利于浓度的稀释;泄漏停止后建筑物密集区间浓度稀释相对滞缓,可能对人群健康构成威胁.     

基于计算流体力学的集气站气体检测报警仪布置优化

提出气体检测报警仪的布置优化方法,以某高含硫气田集气站天然气泄漏为例,构建集气站计算流体力学(CFD)模型并将站内气体检测报警仪设置为模型中的监测点,通过对天然气泄漏及扩散过程的数值模拟获得各监测点的甲烷和硫化氢浓度,据此对可燃气体检测报警仪布置高度、可燃及有毒气体检测报警仪探测有效性及反应时间进行分析.结果表明:对于高含硫天然气泄漏检测,可燃气体检测报警仪高位布置检测效果优于低位布置;硫化氢检测报警仪探测有效性高于可燃气体检测报警仪.建议高含硫气田集气站气体检测报警仪布置可以硫化氢检测报警仪为主并辅以可燃气体检测报警仪.     

土壤地下空间耦合下天然气泄漏扩散数值模拟

随着燃气管道数量和规模的增加,由于燃气泄漏至相邻地下空间导致燃气爆炸的事故日益突出。为了研究天然气管道泄漏后气体在土壤和地下空间耦合下的扩散过程及规律,本文采用COMSOL软件中建立燃气管道泄漏在土壤和阀门井中扩散的数学模型,分别研究不同管道压力、土壤孔隙率、泄漏口到阀门井水平距离对燃气泄漏扩散的影响,结果表明：随着管道压力和土壤孔隙率的增加,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间相应减小;不同孔隙率条件下阀门井内甲烷摩尔分数差值逐渐稳定在一个定值;泄漏位置距离地下空间小于12.5 m时,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间小于7天,距离大于12.5 m时阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限需要一周以上的时间。     

泡沫在多孔介质中生成与破灭速度的影响因素分析

 通过多孔介质中泡沫驱油的渗流数学模型,编制泡沫驱数值模拟软件。该软件可以反映泡沫渗流时涉及的生成、破灭及运移机制。以埕东油田西区泡沫驱油先导实验区为原型,分析数值模拟模型各网格泡沫生成速度、自然破灭速度和遇油破灭速度分布与影响因素的统计规律。结果表明,泡沫生成速度随平均渗透率、含气饱和度、气相中泡沫摩尔分数的增大而增大,随含油饱和度的增大而减小;泡沫自然破灭速度随平均渗透率、含气饱和度、含油饱和度和气相中泡沫摩尔分数的增大而增大;泡沫遇油破灭速度随含油饱和度、气相中泡沫摩尔分数的增大而增大。     

基于化学链制氧的加热炉富氧燃烧系统构建及分析

基于化学链制氧原理构架了加热炉富氧燃烧系统,以解决富氧燃烧氧气来源问题.通过对Co₃O₄氧解耦特性的研究,分析构建系统的可行性.结果表明:Co₃O₄释氧反应平衡氧的体积分数随温度升高而急剧增大,当反应温度为900℃时,平衡氧的体积分数为29.6%;烟气中CO₂,H₂O等成分不会对Co₃O₄释氧过程产生影响;随Co₃O₄与烟气物质量的比的增大,烟气中氧气的体积分数逐渐增大,当物质量的比为1∶1时,950℃下氧气的体积分数可达24.5%;考虑实际生产过程,产量为32t/h的蓄热式轧钢加热炉,富氧率为4%时,Co₃O₄填充量为3.4t.     

赤泥使用石灰窑尾气脱碱的模拟实验

通过对山西某铝厂赤泥的基础特性分析,提出用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱模拟实验。热力学分析表明利用石灰窑尾气脱碱是可行的,而实际影响脱碱的主要为动力学因素。实验以脱碱率为指标,分析液固比、CO2体积分数、CO2摩尔比、搅拌速度和反应温度5个因素对赤泥脱碱率的影响。研究结果表明,合理的脱碱工艺参数为:液固比8mL/g、CO2体积分数20%、CO2摩尔比40、搅拌速度400r/min和反应温度60℃,该工艺条件下的脱碱率为31.10%。实验结果表明,可以利用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱处理,该工艺能脱除赤泥中的可溶性碱,符合"以废治废"的循环经济理念。     

正庚烷HCCI燃烧下多环芳烃生成机理与影响因素分析

通过修改化学动力学软件SENKIN,建立了正庚烷均质充量压缩点燃(HCCI)燃烧过程数值模拟的单区模型.利用此模型对正庚烷HCCI燃烧下芳烃(苯、萘、菲及芘)的生成及演变规律进行了详细分析.同时,分析了过量空气系数、进气初始压力和发动机转速对多环芳烃形成规律的影响.计算中采用了正庚烷的燃烧与分解、多环芳烃生成的详细反应机理(共包括107种组分、542个基元反应).结果表明,在低温反应阶段并没有苯(A1)、萘(A2)、菲(A3)、芘(A4)生成;当进入高温反应阶段后,苯、萘、菲、芘的浓度迅速升高至峰值,然后均陡直下降为零.随着过量空气系数的增大,苯的摩尔分数峰值降低,但菲的摩尔分数峰值变化较小.同时,苯、萘、菲的摩尔分数随进气初始压力的降低而降低;随着发动机转速的下降,苯的摩尔分数先降低后增加,萘的摩尔分数却是先增加后降低,而菲的摩尔分数却持续降低.     

流化活性碳纤维脱除烟气中的SO2

应用流化状态下的聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACF)对模拟的工业烟气中的SO2进行吸附脱除实验,通过改变烟气流量、烟气温度、烟气中水蒸气的体积分数及SO2的质量浓度、ACF的循环比及新加入ACF的质量流量,研究了流化状态下ACF脱除SO2效率的影响因素与变化规律.结果表明:PAN-ACF具有良好的脱硫性能,其脱硫效率随着烟气流量的增大、烟气温度的升高和SO2质量浓度的增高而降低,随着烟气中水蒸气体积分数的增高先增高后降低,随着ACF循环比与新加入ACF的质量流量的增大而增高.     

LB型中温变换催化剂本征动力学研究

在3 MPa,598～728 K和反应器入口气体组成(摩尔分数)CO 0.066～0.139,CO2 0.041～0.1,H₂0.262～0.457,H₂O 0.217～0.386,N₂ 0.077～0.271,余为CH₄条件下,采用微型等温积分反应器,对低汽-气摩尔比LB型一氧化碳中温变换催化剂的本征反应特性进行了实验研究。以复合型法对实验数据进行非线性参数估值,建立了能良好吻合实验数据的幂函数型LB中温变换催化剂加压本征动力学模型。工业检验结果进一步表明,该动力学模型的应用是安全和可靠的。     

白龙江引水工程深埋长隧洞工程地质问题研究

白龙江引水工程最复杂的科学和技术难题是工程穿越西秦岭段深埋长隧洞的工程地质问题,西秦岭地质背景复杂,目前研究成果较少。通过采用室内试验、现场测试和工程地质类比分析,对西秦岭1＃隧洞的高地应力、岩爆、高地温、隧洞涌水及突水、有害气体等工程地质问题进行探讨,结果表明深埋长隧洞中地应力极高,易发生岩爆或软岩大变形,可能发生软岩型大变形洞段长度占总洞长的12%,可能发生岩爆洞段长度占总洞长的45%;地下水丰富,区域断层的最大涌水量可达8.5×104 m3/d,隧洞内具备形成涌水或突水的条件;存在一定的高地温和有害气体及放射性危害,研究结果对西秦岭地区的类似工程有借鉴意义,对工程地质问题进一步研究具有指导意义。     

用增溶溶出技术处理一水硬铝石矿

以氢氧化铝作为后加矿,采用增溶溶出技术处理一水硬铝石矿·研究了一段溶出配料摩尔分数、增溶温度、后加矿加入量、增溶时间对溶出效果的影响·确定了增溶溶出的工艺条件:一段配料摩尔分数控制在1 55～1 60,增溶温度为210～220℃,增溶时间为15～20min,后加矿加入量为一段溶出时矿石量的10%～15%·此条件下铝土矿的溶出率达到88 8%以上,溶出液的摩尔分数降至1 4以下·结果表明,此方法可以降低溶出液的摩尔分数,提高氧化铝的溶出率·     

O3同时去除SO2和NO的研究

将N2、O2、NO、SO2气体按一定比例混合成模拟工业烟气,将混合气体与0,同时通入反应器中。实验中,考察03／NO物质的量之比、温度以及不同的吸收液对脱硫脱硝的影响。实验结果表明,液相中O3对NO能有效氧化,然而S02的存在对NO的去除具有一定的负面影响。当O3／NO=1时,NO的去除率达到93．12％;Na2CO3溶液替代蒸馏水作为吸收液时,有利于NO和S02的去除;当温度在20～60℃范围内,NO和s02的去除率呈逐渐下降的趋势,但影响不大。