大尺度连续泄漏航空煤油流淌火热辐射模型研究

航空煤油储运过程中因泄漏引发的火灾爆炸事故导致严重危害,流淌火是油料燃烧和流淌的复杂过程。为保证航空煤油储运安全和机场消防的安全,对连续泄漏的航空煤油流淌火的热辐射进行研究。为此设计并搭建流淌火燃烧试验平台,以航空煤油为试验油料,选择水平表面0°(流淌试验为基准),改变坡度,开展大尺度连续泄漏航空煤油流淌火试验。测量燃油泄漏速率、泄漏时间以及流淌火的辐射热流等,分析不同泄漏速率下连续泄漏航空煤油的辐射热流密度,建立航空煤油流淌火固体火焰模型并研究坡度的影响。结果表明:可将矩形油槽内的航空煤油流淌火看作长方体固体火焰模型,估算出大尺度航空煤油流淌火的表面发射功率约为25.7 kW/m~2;流淌火的热辐射热流强度的实测值与经验值相吻合;对比坡度工况,水平工况下对于辐射热流强度的预测更准确。结合固体火焰辐射模型的计算结果和人体受热辐射的伤害判定标准,可以预测不同时刻溢油流淌火周围的安全距离。     

流淌火灾研究综述

流淌火灾是油气储运过程中常见的一种火灾事故,其本质是泄漏油品流淌过程遇火燃烧的过程。针对流淌火灾流动模型和实验研究现状进行综述,发现已有的流淌火灾的研究主要以分析模型为主,较少的实验研究也大多针对溢油充分扩展后所形成的池火,缺少对流淌火蔓延动态过程的研究。提出今后研究方向和研究计划,通过设计倾角可调式流淌火实验平台开展实验研究其蔓延行为与燃烧特性,促进对燃油流动和燃烧耦合作用机制的科学认识。     

大尺度正庚烷流淌火试验

针对液体燃油储运过程中泄漏引发的火灾爆炸事故,设计并搭建液体燃油流淌火燃烧试验平台,进行了正庚烷流淌火试验。分析了4种不同泄漏速率下正庚烷流淌火的火焰前沿位置、燃烧面积、蔓延速率、燃烧速率等特征参数的变化规律。研究结果表明:正庚烷流淌火的燃烧蔓延阶段性特征明显,其典型参数均随泄漏速率正相关变化。正庚烷流淌火的稳定线燃烧速率为4.56×10~(-5)m·s~(-1);而泄漏速率每增加1 L·min~(-1),相应的初始蔓延速率增加6 mm·s~(-1)。     

跑步机坡度与运动时膝关节力学关系分析

运用运动生物力学实验方法,进行在跑步机上健身跑运动试验,测试获得在0°,2°,5°,8°四种坡度下,膝关节一个步态周期支撑时相和摆动时相,膝关节角度、角加速度、髌韧带张力、胫股平台力、地面支撑力等参数.分析研究发现,股四头肌髌韧带张力在0°～2°增加显著,胫股平台反作用力在2°～5°减小显著,跑步机坡度2°～5°时适合健身跑.     

沉积物理模拟实验在确定重力流临界坡度中的应用

主要采用沉积物理模拟实验的方法,分别对不同成因重力流的启动临界坡度进行了探讨,并对重力流的滑动临界坡度进行了分析.不同成因重力流的启动临界坡度存在较大差异,斜坡梯度大致为6 m/km的斜坡带足以发生砂质碎屑流, 洪水型浊流所需要的坡度最小; 斜坡高差是影响沉积物再搬运重力流发育的重要条件, 因此再搬运重力流所需要的坡度最大;而重力流在坡度大于0.1°时即可以滑动.重力流的启动临界坡度是形成重力流的关键.并且结合实例,分析了松辽盆地南部重力流的沉积特征.     

船舱油液泄漏入水模拟方法

为了准确计算船舶溢油事故发生时,油舱油液泄漏入水行为过程,比较了3种不同的油舱油液泄漏入水行为模拟方法,即极简化模型模拟方法、小孔射流模型模拟方法和计算流体动力学模型模拟方法。结合事故性船舶溢油实际情景,分析这些模拟方法的适用范围和局限性,并进行实验验证。实验结果表明:耦合复杂船体结构建模的计算流体动力学模型计算方法能更准确地模拟油舱泄漏入水行为。     

液化天然气泄漏扩散数值模拟

针对液化天然气水面泄漏蒸发产生的低温天然气扩散问题,基于Monin-Obukhov相似理论,使用FLUENT软件,模拟Coyote系列实验3、5.计算结果与实验结果、SLAB和DE-GADIS模型模拟结果比较表明,使用FLUENT软件模拟结果更接近实验数值.同时,通过设定FLUENT软件中壁面的热传导速率和液化天然气的蒸发速率,模拟液化天然气在水面和地面泄漏和扩散过程,结果表明,液化天然气水面泄漏扩散时水面最大体积分数高于地面泄漏扩散情况.     

坡度与雨强对磷和稀土元素径流输出的影响研究

通过系列室内人工降雨模拟试验,观察了不同坡度(5°、10°、15°、20°、25°)和不同降雨强度(43mm/h、83mm/h、115mm/h)组合条件下,3种外源稀土元素Nd、Ce、La和磷素随土槽坡面径流输出的特征.结果表明,92%以上的外源稀土元素和磷素都是以径流颗粒物形式输出,且3种外源稀土元素与磷素随径流输出的总量均呈极显著的相关性;在不同雨强下,外源稀土元素和磷素随径流流失总量与坡度呈二次抛物线型关系,即随坡度增大而增大,但土槽坡度增加到一定程度时存在转折点,临界坡度的变化范围为22—26°.     

航空煤油火焰蔓延脉动过程数值模拟研究

建立了航空煤油火焰脉动模型,并进行了数值模拟.根据航空煤油的活化能计算平均反应速率,参照火焰温度的实验测量结果,确定以最大燃烧化学反应速率0.077kg·m-3·s-1为航空煤油着火判据.通过对燃料蒸气浓度分布、速度矢量分布、反应速率分布和温度分布数值模拟结果的分析,将航空煤油火焰蔓延脉动过程划分为发展阶段和衰退阶段,并证明主火焰的着火方式主要包括扩散燃烧和预混燃烧,闪燃火焰为预混燃烧.建立了航空煤油火蔓延脉动频率预测模型.证明燃料初温低于闪点时,火焰脉动频率随T00.58正比增长;当燃料初温高于闪点时,脉动频率随T0正比增长.     

复杂泄漏方式下的海上溢油行为归宿数值模拟及应用

为对海洋溢油风险及其生态环境损害影响进行评估,及时制订溢油事故应急反应决策,基于油粒子追踪法建立多源泄漏、移动泄漏等复杂泄漏方式下海上溢油行为归宿的数值模拟方法,包括海面溢油在风和海流作用下的迁移、扩散、蒸发、溶解、乳化、分散等行为动态和风化过程,并以接连发生在大连新港附近的两起船舶溢油事故作为多源泄漏的典型案例进行应用研究.结果表明,海面油膜时空分布模拟结果与调查监测数据符合较好,油污影响范围与观测报道结果基本吻合.     

自然通风条件下室内CO2扩散浓度变化的数值模拟

探究室内危险性气体泄漏后的扩散特性及危害区域的影响,采用CFD软件FLUENT对室内自然通风条件下CO2连续泄漏扩散浓度的变化过程进行了数值模拟,研究CO2扩散过程的浓度场分布和危害区域变化规律,并比较CO2连续泄漏的风洞实验结果与数值模拟结果。结果表明:CO2在重力的作用下,泄漏后向空间的下方扩散,形成气体积聚,浓度逐渐延长,梯度变化较大,出现分层现象,并形成危害区域。随着时间的延长,室内各点的浓度增加,危害区域逐渐变大,并向上方移动;实验数据和模拟结果吻合较好,证明FLUENT可以较准确地模拟室内CO2的扩散过程。     

基于人工模拟降雨的土壤侵蚀特性试验研究——伊宁市北山坡土壤侵蚀为例

为了揭示新疆伊宁市北山坡因降雨引起土壤侵蚀的规律,采用室内人工模拟降雨的方法,依据研究区实际情况,分设5种不同的降雨强度和6个坡度分别进行了试验研究,结果表明:1)侵蚀模数随雨强和坡度的增加而增加,坡度为17°左右时出现跌谷;2)雨滴动能随雨强的增加而增加,变化趋势与天然降雨相似;3)小雨强时,土壤入渗率与坡度呈W型变化趋势,拐点在17°和25°附近;大雨强时,土壤入渗率与坡度呈V型变化趋势,拐点在20°附近.上述研究结果可为探索伊宁市北山坡降雨侵蚀机理和进行土壤侵蚀预报提供依据.     

2009-2011年安家沟流域不同植被覆盖条件下土壤侵蚀变化趋势

黄土高原水土流失严重,植被与降水是决定坡面土壤侵蚀的主要因素,为探求安家沟流域不同及坡度对土壤侵蚀的影响。就2009-2011年3年间安家沟流域不同土地利用类型下的植被覆盖度、不同坡度条件下土壤侵蚀变化趋势进行研究分析。结果表明:在同一土地利用类型条件下的植被覆盖度,坡度为5°时,实验小区的径流量和土壤侵蚀量均最小;当坡度为10°时,各小区径流量和侵蚀量明显增大,其关系为:小麦红豆草油松天然草地沙棘。坡度达到15°时,各小区径流量和侵蚀量均达到峰值,其侵蚀量变化关系不变;坡度为20°时,各小区径流量和侵蚀量有所回落,基本与坡度为10°时持平;在相同坡度条件下,5种植被实验小区在其他条件不变的情况下,土壤侵蚀量的排列顺序为:小麦地红豆草天然草油松林沙棘。因此建议:对坡度15°的陡坡耕地,应退耕还林还草;对小于15°的缓坡地,应发展梯田项目,减少水土流失;对无法耕种的山坡,应采取封育措施,同时植树造林使其恢复生态功能。     

有毒重气体连续泄露扩散模拟与风险评估

基于计算流体力学(CFD)的重气扩散模型,以氯气为例,研究在风速和障碍物大小不同的情况下,氯气连续泄漏后扩散过程的运动特征与浓度分布信息,利用Unity3D软件进行扩散过程模拟.以毒性负荷浓度分布及变化特征为依据,可对扩散区域进行伤害等级划分,为泄漏事故发生时人员疏散和逃生路线提供优选方案支持.     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

不同侧壁高度油池火实验分析与模型建立

近年来中国兴建了很多浮顶油品储罐。当浮顶储罐内部液位较低时，罐体内部易积聚蒸气，火灾风险增大。一旦发生火灾易形成侧壁约束下的油池火，给油品储运安全造成严重威胁。该文采用石英玻璃材质的油盘，开展了不同侧壁高度(油盘侧壁上边缘到油品表面的垂直距离，h=3～50 cm)的正庚烷油池火实验，研究了侧壁高度对灾变过程和关键火灾参数(燃烧速率、火焰高度)的影响。实验结果表明：侧壁高度对整个燃烧过程影响明显，尤其是对初始阶段和稳定阶段。对于初始阶段，低侧壁油池火燃烧速率快速增加，但高侧壁油池火燃烧速率呈现先快速增加随后逐渐减小的趋势，这主要是由于火焰根部不断抬升进而远离油品表面造成的。对于稳定阶段，随侧壁高度的增加，燃烧速率呈现先减小后增大随后再减小的趋势。其中的先减小后增大趋势是由于火焰根部逐渐从油盘外进入油盘内造成的，而随后的再减小趋势主要是由于火焰根部不断抬升造成的。基于高侧壁稳定阶段的火焰形态，可将火焰划分为外部火焰和内部火焰。随侧壁高度的增加，外部火焰高度逐渐降低，内部火焰高度逐渐增加。基于量纲归一化分析，考虑侧壁高度和空气卷吸因素，引入油盘特征直径，建立了不同侧壁高度下的无量纲内部火焰高...     

雨滴溅蚀模型研究

利用实验数据对影响雨滴溅蚀的5个主要因子,即降雨、土壤特性、坡度、坡面流水深和植被覆被,进行了单因子分析.结果表明,坡度对雨滴溅蚀的影响先随坡降的增加而递增,当坡度超过约26°的临界值后开始减小;雨滴溅蚀随水深与雨滴直径比值h/d的增加先增大,当h/d=1时达到最大值,之后开始减小;植被覆被屏蔽系数公式中的经验参数c值可以取为0.01.通过数据分析,提出了新的坡度因子、坡面流水深屏蔽系数计算公式,从而建立了一个新的雨滴溅蚀模型.与现有模型相比,新模型全面考虑了5个主要因子的影响,经过与实验数据的对比,模拟效果良好.     

大倾角厚煤层长壁综采放顶开采技术分析

根据煤层赋存倾角的不同，我国将煤层划分为缓倾斜煤层（0°-25。1（其中0°-8。称近水平煤层）、倾斜煤层（25°-45°）和急倾斜煤层（45°-90°）。大倾角煤层至今没有确切公认的定义，大多数说法是指埋藏倾角大于35°～55°的煤层，35°是冒落矸石的自然安息角。根据赋存厚度的不同，我国将煤层划分为薄煤层（≤1．3m）、中厚煤层（131-3．5m）和厚煤层（≥3．5m）。目前，实际开采过程中，     

苯泄漏事故的应急响应等级

针对危险化学品事故应急响应等级划分及快速反应中存在的问题,利用事故树的分析方法,提出以空气中苯浓度、人员暴露时间和扩散范围3个参数来划分苯泄漏事故应急响应等级,并将应急响应划分为事故发展前期和后期两个阶段。以河南神马集团尼龙化工有限责任公司为例,建立了基于事故树分析法的苯泄漏事故应急响应等级划分方法,并对苯泄漏事故的应急响应程序进行了分析。