南山铁矿风场及扩散规律风洞模拟研究

以风洞模拟方式研究中性层结条件下南山铁矿凹山采场地域边界层风场特征,并以示踪气体扩散模拟方法给出该地域大气扩散参数的实验结果。     

瓦斯气体在煤层中的扩散机理及模式

根据气体在多孔介质中的扩散模式 ,结合煤结构的实际特点 ,分析了瓦斯气体在煤孔隙中的扩散机理 ,得出瓦斯在煤体中几种扩散模式 :菲克型扩散、诺森扩散、过渡型扩散、表面扩散和晶体扩散。从微观上看 ,影响瓦斯气体在煤层中扩散的主要因素是瓦斯气体的平均自由程和煤不同尺寸微孔隙的分布情况。根据不同孔隙分布的煤层 ,探讨了各种扩散模式的适用条件     

重气扩散研究现状与进展

从重气扩散机理出发,分析了重气的形成原因、扩散过程及扩散影响因素。概述了国内外开展的一系列试验,总结了重气扩散数学模型的研究现状。指出重气扩散的进一步研究应该充分考虑气体多相组分与初始释放状态以及热效应等对扩散过程的影响,并在此基础上建立起能反映真实复杂体系流动的数学模型。     

有毒重气在倾斜表面扩散的研究

为了研究有毒重气泄漏后在平面和斜面上的扩散情况,根据Kunsch和Webber提出的重气在倾斜表面上的扩散模型,在没有考虑有风的情况下,对氯气气云在倾斜表面上的等温扩散进行了计算,得出了氯气气云扩散时间、扩散范围与浓度的相互关系,评估了氯气扩散的危害程度.对计算结果与平面盒子模型结果比较发现,氯气在不同角度的斜面上和平面上的扩散速度和浓度变化有着显著的差异.得到的氯气在不同倾斜角度坡面的扩散状况查询图,对评估倾斜表面的重气扩散具有一定的意义,并且能够为管理和应急工作提供依据.     

非点源LNG泄漏扩散过程模拟及危险区域分析

为了研究LNG泄漏扩散过程及危害,建立了引入时间参数的高斯烟羽混合模型,利用MATLAB工具对LNG泄漏扩散过程进行动态模拟,解决了高斯烟羽模型不能模拟连续泄漏源泄漏初期浓度分布的问题。提出了非点源高斯烟羽混合模型,可预测液池、大孔等非点源的泄漏扩散过程,并利用Burro 9号LNG泄漏扩散试验进行模型验证。研究了风速、大气稳定度等对LNG泄漏扩散所形成的危险区域的影响,结果表明:风速对LNG泄漏扩散的影响显著,风速越大,扩散越快,扩散达稳定后所形成的危险区域面积越小;大气越稳定,扩散越慢,危险区域面积越大。     

航天发射场液体推进剂的泄漏扩散模型研究

为了实现对有毒推进剂泄漏扩散浓度的快速估算，对液体推进剂偏二甲肼在发射场泄漏蒸发扩散的实际情况进行理论分析，建立扩散模型，并从泄漏源、沉积效应、地面反射、大气稳定度等方面对扩散模型进行完善；应用数值模拟方法进行仿真，将数值模拟结果与实验数据、理论计算结果进行对比分析。研究结果表明:气体扩散模型与数值模拟及实验结果基本一致，但扩散模型计算结果偏小，这是由于推进剂进行了燃烧和氧化反应，扩散区域温度上升，大气稳定度降低，实际浓度更大。     

基于稳定风场的架空天然气管道泄漏数值模拟

针对架空管道天然气泄漏问题,考虑管道自身对泄漏扩散的影响,利用计算流体力学(CFD)软件建立天然气管道三维泄漏模型,为提高模拟可信性和合理性,先对计算流域风场进行稳态模拟,再对天然气泄漏扩散过程进行瞬态模拟,分析天然气泄漏扩散规律及风速对泄漏扩散的影响。结果表明:在稳态风场模拟中,管道附近风场受管道影响十分明显,管道上下侧面风速极高;在瞬态天然气泄漏扩散模拟中,天然气泄漏初期的扩散受风速影响明显,验证了先进行稳态风场模拟的必要性,泄漏扩散达到稳定状态后出现气云沉降、单侧分布、尾部分叉、风速影响扩散距离的特征;同等风速条件下,较小浓度边界扩散范围大,达到稳定所需时间短,同等浓度边界条件下,风速与扩散影响面积和浓度边界达到稳定所用时间成反比。     

海底管道泄漏原油扩散漂移规律数值模拟

针对浅海输油管道泄漏原油扩散漂移问题，依据计算流体动力学理论，采用VOF模型和k－ε湍流模型来模拟多相流动，采用速度边界造波法和阻尼消波法来模拟波浪，建立洋流波浪环境下海底管道原油泄漏扩散漂移模型，对不同海洋环境、原油密度和泄漏量工况下的原油扩散漂移行为进行模拟，预测水下原油扩散上升路径、上浮到水面时间、溢油扩散范围以及水面溢油漂移速率等关键数据。研究结果表明:相对于静水、洋流和波浪等单一环境条件，在洋流波浪环境下泄漏原油的水下扩散范围更广、扩散上升速率更小、水面原油漂移速率更大；海洋环境对原油在水面的漂移速率影响较大，泄漏速率对原油的水下上升扩散速率影响较大；原油密度主要影响水下原油上升扩散过程，对水面原油漂移过程影响较小。     

基于稳定风场的埋地天然气管道泄漏数值模拟

针对目前城镇埋地管道天然气泄漏研究模拟工况简单、可信性较低等问题,考虑障碍物对环境风场的影响,利用计算流体力学（CFD）软件建立天然气管道三维泄漏模型,将模拟过程分为环境风场的稳态模拟和管道泄漏扩散的瞬态模拟两步,分析天然气泄漏扩散规律。结果表明:在风场稳态模拟中,建筑物附近风场受干扰明显,上游形成小范围的低速滞留区,下游形成较长的尾迹。在天然气泄漏扩散瞬态模拟中,土壤层天然气受风速影响较小,气体在近地面及贴近建筑物侧积聚,扩散范围随时间逐渐趋于稳定,泄漏扩散达到稳定后表现出土壤层积聚、气云沉降、贴近建筑物积聚、气云扩散局限性的特征。风速主要影响天然气的扩散高度,对水平方向的扩散范围影响较小,风速与天然气扩散高度成反比。     

甲烷射流扩散火焰结构试验研究

利用不同口径、不同流量的甲烷射流扩散火试验研究了射流扩散火焰结构特征,得到了射流火从层流燃烧到湍流燃烧再到吹熄的一般规律.结果表明,不同口径射流火在层流扩散燃烧与湍流扩散燃烧时火焰高度的变化各有不同.火焰最大高度出现在湍流扩散燃烧阶段.某些工况下燃烧出现脉动火焰现象,此时的火焰高度较小.     

Measurements and predictions of harmful releases of the gathering station over the mountainous terrain

Having a risk analysis of harmful releases over mountainous terrains through wind tunnel experiment is a frontier problem in China. In this paper, a straight-flow wind tunnel is applied to simulate the atmospheric boundary layer and research the motion of high-sulfur gas released to atmosphere when accidental releases occur in a gathering station over the mountainous terrain. After an analysis of hourly concentration in the field accident for eight wind directions, experimental results reveal that nearby concentration fields are dominated by wind and far-field concentration distribution is dominated by topography, which leads to complete levels of consequence impact for the personnel risk inside and around the gathering station. Based on CFD techniques, a three-dimensional modelling was established in comparison with the wind tunnel experiment, which suggests that CFD prediction had underestimated the near-field gas concentration and the performance could not precisely match actual risks the gathering station causes to the mountainous terrain, which leads to a modified equation for numerical prediction. Instead of proposing a lower personnel risk evaluation obtained through the use of CFD techniques, the wind tunnel experiment offers a new choice for the consequence impact analysis for the petrochemical industry in China.     

重气连续泄漏扩散的风洞模拟实验与数值模拟结果对比分析

将重气连续泄漏的风洞模拟实验结果与SLAB重气扩散模型的预测结果进行了对比 ,分析了实验结果与模型预测结果的一致性 ,剖析了重气连续扩散的特点 ,特别是风速对重气连续泄漏扩散的影响 ,提出了在风洞模拟实验及扩散模型方面下一步应做的工作     

隧道火灾的全尺寸试验研究

在3条公路隧道上进行了10次全尺寸试验,研究不通火灾条件和风速下烟气的运动情况。主要测量了各隧道1000m范围内的拱顶下方烟气温度、烟气层高度分布以及烟气前锋的运动情况等,并分析了纵向风速对火灾羽流形态、烟气前锋运动速度、隧道内线型缆式感温探测系统响应等的影响。此处所列的所有全尺寸试验数据可以进行进一步的分析,以便研究各种已知火灾模型在计算长隧道火灾时所得的结果是否有效。     

基于风网的自学习动态监测系统分析

煤矿井下巷道风速是随时变化的,主要规律是一种围绕某一平均值的上下起伏的平稳随机过程,其表现为平均风速和脉动风速,风速传感器最大限度地反映了井下主要巷道风速信息。我们将井下风速传感器与通风解算技术相结合,对全矿井的风网进行实时计算,从而得到了全矿井较准确的实时分风量分布状况。系统能够将风速传感器采集到的实时风速转换为巷道的实时风量,根据月风量统计结果进行巷道阻力系数的自动调整;系统采用相关分析技术,测定煤矿井下数据之间相关关系和规律,并据此建立预分析测模型,进而进行风量的预测和控制;系统具有自我学习功能,通过不断修正模型参数,将实时井下探测数据用于分析和预测,为安全管理提供有效指导。     

火源功率与隧道阻塞比对临界风速变化规律影响研究

临界风速是隧道进行通风排烟设计的重要参数,为了研究火源功率、隧道阻塞比对临界风速变化规律的影响,采用PyroSim火灾动力学模拟工具与经验公式对比分析的方式。建立隧道缩尺寸模型,并对模型网格尺寸划分进行可靠性校验,发现网格尺寸为火源特征直径的十分之一时最可靠。结果表明:模拟临界风速与理论临界风速相吻合,临界风速随火源功率的增加而增大,当火源功率大于某范围时,临界风速开始趋于稳定;临界风速受到列车对隧道阻塞作用的影响,临界风速随着隧道横截面阻塞比的增加而呈线性减小,在阻塞比达到40%时,临界风速趋于稳定。     

气田井喷硫化氢风洞模拟试验研究

为研究高含硫气田发生井喷事故后硫化氢的扩散运动规律,以重庆开县"12·23"井喷事故为研究对象,利用北京大学的2号环境风洞,制作了1∶2000的比例模型,利用乙烯和丙烯的混合气为示踪气体,采用长采样管方法测量浓度,首次在国内进行了井喷事故后硫化氢扩散的风洞试验,获得了低风速下(源处10m高风速为0.5m/s)N,NE,E,SE,S,SW,W,NW8个风向情况下的硫化氢浓度分布随时间的演化动画,定量地给出了各风向情况下硫化氢的最大浓度分布和各点的浓度时间序列,认为在低风速下,最大硫化氢浓度区域在撞山爬坡时出现,而爬过山坡后在背风区的硫化氢浓度会迅速降低。研究成果将为气田的井喷风险分级以及井喷事故后的应急处理提供参考。     

外界风对小城镇多层建筑火灾流场的影响

随着市场经济的不断发展,城市化的进程加快,农村人口向城市流动,使小城镇建设规模不断扩大,因而火灾等各种灾害对小城镇居民的生命和财产所造成的损失也越来越大。火灾时,外界风向、风速对火灾流场可能产生很大的影响。笔者根据小城镇一般民宅和建筑物的高度特点建立相应的几何模型和物理模型,利用Phoenics软件,从理论上研究了小城镇一幢楼房不同位置的房间发生火灾时,外界吹来不同风速的正向或侧向风,对房间内外稳态温度场与流场的影响。特别研究了房间内热气流流出窗外向上运动的浮力和外界风力相互作用发生的现象及其对房间内流动的影响。同时,还对不同外界风速情况下,房间内外速度中性面倾斜的角度等问题进行了初步讨论     

坡度对跨座式单轨隧道临界风速的影响

为研究不同坡度隧道在大功率火源情况下的烟气运动,采用1∶20的缩尺隧道模型,通过试验对不同坡度情况下(-6%,-3%,0%,3%,6%)的大火源功率火灾(20,50 MW)时的隧道纵向通风临界风速进行研究。结果表明:0%坡度时,20 MW和50 MW的临界风速相差不大;有坡度时,逆坡送风的临界风速大于顺坡送风的临界风速。根据试验结果拟合得出大火源功率(20,50 MW)条件下坡度为-6%至6%时的临界风速与坡度的关系,并对前人提出的坡度与临界风速的关系式进行修正。     

隧道竖井外流场模拟及风塔外型结构优化研究

为提高长大隧道施工及运营通风过程中竖井通风效率，实现隧道节能通风。依托实际隧道工程，基于Fluent软件，选用RNG k-ε湍流模型，对无竖井风塔、圆柱风塔、矩形风塔和凸台状风塔4种结构、不同环境风速工况下的流场进行数值模拟，并对模拟结果进行交叉比对分析，提出最优化的竖井风塔结构形式。研究结果表明:采用风塔结构竖井出流量要远大于无风塔结构竖井出流量；对于不同竖井风塔外型结构，竖井出流量与环境风速关系呈多项式函数；当倾斜角为45°、圆心角为90°时，凸台结构对应竖井出流量最大，且受环境风影响波动较小，通风稳定性较好。建议竖井出口结构选用矩形或凸台状，实现对环境风的高效利用，提高竖井通风效率。