氧化反应对偏二甲肼泄漏扩散过程影响的数值模拟研究

针对液体推进剂偏二甲肼与空气中氧气的反应对其泄漏扩散过程的影响进行数值模拟研究。以偏二甲肼长贮库房为研究区域,分别对不考虑氧化反应和考虑氧化反应的库房内偏二甲肼气体泄漏扩散过程进行了数值模拟,研究库房内偏二甲肼浓度的分布规律,并分析自发氧化反应对偏二甲肼泄漏扩散的浓度分布和温度分布的影响。结果表明:偏二甲肼与氧气自发发生的氧化反应对库房内的流场有显著影响,在库房内偏二甲肼泄漏扩散600s后,氧化反应导致泄漏源上方0~1.2m区域温度上升12K,偏二甲肼浓度为未考虑氧化反应条件下的8倍左右。     

基于VOF模型的偏二甲肼泄漏液池扩展过程的数值模拟

偏二甲肼泄漏后沿存储容器外壁面扩展以及在地面上形成液池的大小、形状和位置是对其进行危害性评估的前提条件。针对偏二甲肼容器可能发生的泄漏位置,采用VOF模型对偏二甲肼泄漏状况进行了数值模拟,得到了不同时刻偏二甲肼沿存储容器外壁面扩展以及在地面上形成液池的分布情况,分析了偏二甲肼泄漏速度对外壁液体及液池扩展的影响。结果表明:偏二甲肼泄漏时在存储容器外壁面上以细长且垂直向下的方式扩展;偏二甲肼以45.8cm3/s的速度泄漏4s,泄漏液在地面上形成面积约为220cm2的半圆形液池;偏二甲肼泄漏速度越大,泄漏过程中产生的液滴越少;当偏二甲肼泄漏速度加倍时,偏二甲肼泄漏后在地面上形成的液池面积增长了近4倍。     

液化天然气罐车泄漏原因分析及事故后果模拟

收集和整理了2006年1月至2016年6月间81起液化天然气罐车事故案例,并针对交通事故后经常发生泄漏事故进行了原因分析及后果分析。以广东省某高速公路上发生液化天然气罐车泄漏为例,运用ALOHA软件对泄漏后引发的喷射火、蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸3种事故后果进行模拟,定量得出事故危害范围,并利用Google Earth进行可视化。同时,模拟了不同风速条件下对3种事故后果危害距离的影响情况,结果表明:当风速处在1.5~2.5 m/s时,风速的增大会使喷射火、蒸气云爆炸事故危害距离逐步增大;但风力的大小不会影响到沸腾液体扩展蒸气爆炸所形成的热辐射伤害区域。     

CFD模拟分析技术在罐区火灾事故分析中的应用

针对某罐区发生的可燃气体逸出导致的火灾事故,采用基于CFD的数值计算方法,模拟分析了不同泄漏速率下可燃气体的扩散过程.根据不同泄漏速率下得到的可燃气体浓度在空间的分布,将计算结果和现场过火情况进行比较分析,得出事发时可能的可燃气体泄漏速率,为事故原因分析提供依据.     

管道焊口泄漏氨气扩散特性分析

针对氨制冷车间管道焊口易发生氨气泄漏的问题,研究了制冷压缩机和冷凝器之间管道焊口位置不同裂口方向对氨气泄漏扩散特性的影响,考虑了管道转弯处焊口裂口方向分别为竖直向上﹑竖直向下﹑水平向左和水平向右时氨气的扩散规律。采用CFD数值模拟方法,分析了四种焊口裂口方向下氨气泄漏扩散的空间浓度分布规律以及速度流场的分布情况。结果表明,水平向左泄漏60 s后,易燃易爆区占正常活动范围的百分比远高于其它3种泄漏方式,对车间的安全威胁最大;竖直向下泄漏60 s后,易燃易爆区域占正常活动范围面积的47.3%,威胁最小。     

基于Flacs的化工装置硫化氢泄漏事故后果研究

运用挪威Gexcon Flacs软件对某石化厂区硫黄回收装置酸性气分液罐泄漏事故进行模拟研究,通过模拟结果分析不同因素对硫化氢泄漏事故后果严重程度的影响,结果表明:泄漏方向对扩散影响最为显著,水平泄漏扩散浓度明显高于垂直泄漏,且气云核心更加接近泄漏源;泄漏孔径直接影响事故严重程度;风速直接作用于事故演化速度和影响范围;泄漏高度越高,硫化氢气云落地距离越远,对泄漏事故的监测有一定影响。该结果对情景构建工作中最坏事故场景的确定具有一定的指导意义。     

甲苯在北京褐潮土中的运移分布及其STOMP模拟研究

针对我国日益严峻的土壤突发泄漏事故等环境问题,采用二维土槽装置模拟非水相液体(甲苯)发生瞬时泄漏后,其在北京褐潮土中的运移及分布规律,并采用STOMP模型对其进行了模拟.结果表明,泄漏9 h后,含量>1 g.kg-1和>20 g.kg-1的甲苯污染羽横向与垂向距离比分别约为2.3和3.这是由于北京褐潮土的渗透性能较差(渗透系数为0.12 cm.h-1),因此对甲苯的入渗过程有较强的阻滞作用,导致甲苯运移方式主要以水平扩散为主,垂向迁移能力较小.采用STOMP模型对非均质性土层结构(北京褐潮土-砂土和砂土-北京褐潮土2种结构)中的甲苯运移模拟结果表明,由于砂土渗透系数(29.70cm.h-1)远大于北京褐潮土,因此土层分界面的相对渗透率突变是影响甲苯重新分布的主要因素之一.本研究可为非水相液体污染物发生突发泄漏后,及时获取其在土壤中的分布情况提供理论支持.     

污泥厌氧消化搅拌条件的优化分析

借助实验和计算流体力学方法对污泥厌氧消化的混合效果及能耗进行实验和模拟分析,研究结果表明:对含水率为95%的污泥进行搅拌,随着搅拌转速的增加物料达到混和均匀所需的时间越短,在搅拌转速分别为140、180和220 r/min时,所需搅拌时间分别为40、25和15 min。但是通过功率和能耗比较分析发现转速为180 r/min时的能耗最低;同时利用Fluent软件对该反应器的速度场和浓度场的分布进行了模拟,模拟结果表明随着搅拌转速的增加,反应器内的速度呈逐渐增大的趋势,浓度场分布在转速为180、200和220 r/min时达到均匀,并且基于速度场和浓度场的模拟进行功率和能耗分析的结论和实验结果一致。因此,综合实验和模拟结果,从节能和高效的原则出发确定180 r/min的转速为该反应器混匀时的最佳转速。     

管材无模成形温度场的数值模拟及分析

采用有限单元法并结合有限元分析软件 ,对管材无模成形时管材温度场进行数值模拟研究 ,得到管材无模拉伸变形过程中温度场分布规律 ,并对影响温度场的因素加以分析 ,如冷热源间距、冷热源移动速度、加载时间分别对温度场分布的影响 ,该模拟结果与实验结果相吻合。     

LNG工厂定量风险分析与控制

依据定量风险评价的国际标准和原则指导,对LNG工厂定量风险分析进行了研究,对工厂进行了危害辨识、泄漏情形模拟和分析、泄漏频率计算和分析、火灾爆炸后果模拟和分析、风险建模以及风险计算和评价。根据研究结果,从工艺安全管理、关注最大风险贡献者等方面提出了防控风险的措施及重点防控方向。     

固体发动机药柱应力应变仿真与试验验证研究

目的研究某导弹固体发动机药柱在不同环境温度下的性能演变规律。方法利用ABAQUS有限元分析软件,仿真计算了药柱在-40,20,50℃下的应力应变情况,在此基础上通过推进剂拉伸应力松弛试验对仿真结果进行验证分析。结果最大应力应变发生在头部人工脱粘层的根部,药柱内部沿径向越靠近内孔表面,应力应变的数值越大,沿药柱的轴向,内孔表面的最大应力应变发生在靠近药柱中间位置。结论线粘弹性本构关系模型在较低应变水平下可以很好地模拟出推进剂的力学行为,当应变水平在14.3%以下时,试验和仿真的相对误差能控制在10%以内。     

碘吸附器的脉冲式氟利昂法泄漏检测技术实验研究

目前,国内核设施碘吸附器的非放射性泄漏检测主要采用连续式氟利昂气体法,在调研并对比国内外该领域应用现状的基础上,开展了碘吸附器的脉冲式氟利昂气体泄漏检测新技术实验研究,通过进行碘吸附器在泄漏、不泄漏、穿透等几种条件下的实验表明,脉冲式泄漏检测方法可以直观地判断碘吸附器的泄漏情况,并能准确计算其机械泄漏率;与连续式方法的对比发现,两种技术在泄漏率的判断上具有一致性,脉冲式氟利昂法的示踪剂用量少,仅为连续式氟利昂法的1/3.     

基于Elman神经网络的流体管道泄漏点检测定位

目的通过Elman神经网络预测对泄漏点进行过检测定位。方法基于流体压力波的负压波法及反馈型Elman神经网络方法,开展水力输运管道的泄漏定位研究。利用Flowmaster仿真软件中的水力输运模型建立长度为1100 m的一维管路系统,针对此系统开展不同管路状态参数下的数值仿真计算。结果通过小波变换技术实现了数据降噪与奇异点捕捉,完成了泄漏点位置的估算。同时,借助反馈型Elman神经网络,开展了不同泄漏工况下的网络训练和预测,利用经过训练的神经网络对所选取的5组泄漏点完成了定位预测,最大测试误差为1.83%。结论通过Elman神经网络预测得到的结果与实际泄漏位置进行对比,验证了反馈型神经网络方法在管路泄漏智能定位问题中的准确性与有效性。     

硝酸异丙酯对单基推进剂的安定性能影响研究

目的研究云爆剂中硝酸异丙酯渗漏对单基推进剂的安定性能影响。方法利用加速量热仪(ARC)对单基推进剂在混合硝酸异丙酯环境下的热分解情况进行研究,确定热分解特性参数,并通过速率常数法计算出动力学参数。结果得到了其绝热分解的温度、压力时间曲线,发现在混合硝酸异丙酯后,样品起始热分解温度和表观活化能基本不变。结论硝酸异丙酯对单基推进剂的起始分解温度和活化能没有明显影响,不会危害其热安定性能。     

单衬层填埋场渗漏检测ELIM法的正演解析

建立了填埋场渗漏检测电势映像法(ELIM)模型.将单衬层填埋场看作水平方向为无穷大的3层均匀介质,上层为垃圾层,中间层为人工合成衬层,下层为土壤层.从稳定电流电场的本质出发,将漏洞电流等效为位于电流流入端的负电流源和位于电流流出端的正电流源.基于该模型对填埋场渗漏检测的电势映像法进行了正演解析,并根据模型的基本特征,对3层介质模型的解析结果进行了简化,结果表明该模型中电场在半无穷空间的电势分布与半空间模型中无穷媒质空间中的电势分布规律基本相同.     

双衬层填埋场渗漏检测电极铺设方式研究

利用高压直流电法对双衬层填埋场渗漏检测进行了研究.结果表明检测电极的铺设方式以及供电电极和参比电极的位置对漏洞定位有一定影响.在回路电流、检测电极间距、定位算法、介质分布相同的条件下,三角形的检测电极铺设方式比四边形的漏洞定位误差小,且不同点的误差波动小.当参比电极距离漏洞较近时,漏洞定位误差较大;而参比电极与漏洞的距离越大,漏洞定位误差则越小.同时,检测层的电势分布主要是由供电电极和漏洞造成,因此,参比电极的位置既要远离漏洞又要远离供电电极.     

深部储层中CO2沿断层泄漏量的影响因素

CGS（CO₂地质储存）是CO₂减排的重要手段之一,天然裂隙的存在则是CGS的潜在风险.CO₂地质储存过程中储层上覆盖层及其浅部含水层是防止CO₂泄漏的天然屏障,为了探究深部咸水层中CO₂沿断层的泄漏过程并获得断层渗透率及储层中超临界CO₂流体初始条件（初始饱和度、初始泄漏压力）对CO₂沿断层泄漏速率和泄漏量的影响程度,依据鄂尔多斯CO₂灌注工程示范区资料,使用多相、多组分溶质运移数值模拟软件TOUGH2建立了2D概念模型.结果表明,深部咸水层中的CO₂在压力差和浓度差的作用下沿断层发生泄漏,到达浅部含水层后开始发生侧向运移,100 a内运移了约200 m的水平距离;由于浮力的作用,CO₂集中在含水层顶板处,有效地防止了CO₂向外泄漏.影响因素分析表明,100 a内断层渗透性能为低渗、中渗和高渗条件时,CO₂累积泄漏量分别为0、1 050和3 000 t;CO₂初始饱和度分别为0.20、0.50和0.99时,CO₂累积泄漏量分别为550、1 050和1 650 t;初始泄漏压力分别为17.3、17.6和18.1 MPa时,CO₂累积泄漏量则分别为900、1 050和1 400 t.除此之外,断层渗透性、CO₂初始气体饱和度和初始泄漏压力对CO₂泄漏的影响还体现在泄漏发生时间和平均泄漏速率上.研究显示,各因素对CO₂沿断层泄漏过程的影响程度表现为断层渗透性能> CO₂初始饱和度> CO₂初始泄漏压力.      

四川雅砻江官地水库岩溶渗漏研究

官地水库的库首由雅砻江自身河弯形成了一个近东西向的单薄分水岭,该分水岭南北方向上长仅1 880m,沿南北向展布的石炭系-二叠系碳酸盐岩贯穿了水库内外,构成了潜在的库水外渗通道.笔者在现场地质、水文地质调查和观测资料综合分析的基础上,构建了该地区的水文地质概念模型,运用数值模拟方法对天然和水库正常蓄水条件下的地下水流场特征进行了模拟,通过对不同条件下地下水流场特征的分析研究,认为天然条件下地下水分水岭已经消失,水库正常蓄水条件下存在水库渗漏问题.水库正常蓄水条件下地下水渗流场的模拟结果表明,其水库渗漏量约3 670 m3/d,其中通过平川组上段、马坪组中段和阳新组上段地层渗漏的水量约占总渗漏量的77%,因此防渗的关键是封堵这三套地层.     

垂直防渗帷幕渗漏条件下示踪剂迁移模拟

为研究抽水-示踪联合检测垂直柔性污染阻隔屏障（VFBS）渗漏的可行性、灵敏度和影响因素,构建了相应的概念模型.利用等效渗透系数（EHC）方法耦合井筒-含水层水流运动,在此基础上利用多物理场仿真数值模型模拟了人工水力诱导下示踪剂通过VFBS缺陷的穿透过程和规律.结果表明：在抽水诱导下,VFBS两侧形成人为的水力压差加速了示踪剂穿过漏洞的速度.但整体上,穿过漏洞的示踪剂仍然是极少部分,大部分示踪剂围绕注入井分布.在典型条件下（漏洞深度2.2m、大小0.5m、注入浓度1000μg/L和流速1L/h）,示踪剂在对侧监测井中于第4d检出,第5d达到峰值.漏洞越深,峰值浓度越低,检出时间越长.深度增至4m以上时,示踪剂无法在对侧检出.以典型条件中4m漏洞深度为例,漏洞水平位置的偏移也会降低峰值浓度,偏移4m时,示踪剂无法在对侧检出;投加浓度越大,峰值浓度越大,但峰值时间不变,浓度小于2000μg/L时,示踪剂无法检出;漏洞尺寸越大,峰值浓度越大,均在第6d达到峰值浓度,但均不能检出,预测漏洞边长至少为1.07m时,示踪剂方可在对侧检出.总体上,按照对示踪剂穿透过程影响大小排序：水平偏移距离 > 漏洞深度 > 漏洞大小 > 投加浓度.     

应急自动堵漏材料的设计制备及模拟实验

目的设计制备一种基于磷酸镁水泥的应急自动堵漏材料,并进行室内模拟实验。方法通过加入核桃壳粒和膨润土,为应急堵漏材料提供骨架支撑,调整材料密度。基于此进行单掺实验遴选抗分散组分、填料组分和膨胀组分种类,并确定各自掺量范围。而后,以聚丙烯酰胺(PAM)掺量、核桃颗粒级配和吸水树脂(SAP)掺量作为正交试验设计因素,开展三因素三水平正交试验,得到应急自动堵漏材料的基本配方。最后,根据不同漏口位置、漏口形状、漏口大小,掺加纤维搭建漏口阻挡体系,加入漂珠调节堵漏材料密度实现自动堵漏。通过初凝时间和终凝时间测试、置换法和p H值测试,分别测定应急自动堵漏材料凝结时间、密度和抗分散性,依据堵漏渗水的多少判定堵漏效果。结果通过单掺试验遴选材料和正交试验调整掺量,最后得到基于磷酸镁水泥应急自动堵漏材料基础配方为100%MPC+60%核桃壳颗粒+40%~100%漂珠+5%膨润土+0.6%PAM+4%SAP+3%~4%硼砂+0.4%减水剂+0~5%纤维,水固比为0.2~0.25,对基础配方改进后能对底部、侧部不同尺度漏口进行封堵。结论纤维能在漏口形成网架结构,实现刚性填料和弹性膨胀组分拦阻,核桃颗粒等填料可以在漏口内部狭窄处进行架桥,提供封堵层骨架,SAP等膨胀组分吸水可较密实地填充漏口,漂珠可以有效调节应急堵漏材料密度。