弯管与盲通管冲蚀磨损对比分析研究

为了研究石油管道流向急剧改变处的冲蚀磨损问题,采用DPM模型,通过改变入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径,对90°弯管与盲通管的流场分布及冲蚀情况进行数值模拟。结果表明:弯管与盲通管最大冲蚀速率随入口流速的增大呈指数增长,随颗粒质量流速的增大呈线性增长;在50~100 μm粒径范围内,最大冲蚀速率随粒径的增加逐渐减小,在100~300 μm粒径范围内,随粒径的增加而增大;在入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径相同的条件下,弯管最大冲蚀速率明显高于盲通管最大冲蚀速率,盲通管的耐蚀性更强;由于流体在盲通管产生涡旋现象,增加了颗粒能量的耗散,从而减小了进入下游管线颗粒的速率,使得颗粒更易积存于盲通段形成堆积层,减小了下游管段冲蚀速率。     

重气泄漏扩散实验的计算流体力学(CFD)模拟验证

运用CFD软件Fluent中的标准双方程湍流模型,对重气瞬时和连续泄漏的扩散进行了模拟以预测重气扩散过程中参数的变化,结果表明重气在垂直高度上的浓度随高度增加而减小,对于重气到达一点处的时间而言,瞬时泄漏的预测时间小于实际到达时间,而且浓度减小到零的时间也要先于实际的时间,连续泄漏的情形则相反,模拟过程假设风速和风向不变导致模拟结果没有实际的波动大.通过将模拟的最大摩尔浓度进行误差统计计算表明:Fluent对于连续泄漏源的扩散模拟结果最为准确.CFD模型能准确预测重气扩散过程中气体浓度的变化,可以应用于实际的风险分析和安全评价中.     

注塑清洗过程防毒通风技术模拟研究

为了获取注塑机清洗过程防毒通风设施关键参数,探索降低清洗过程毒物浓度的控制技术,运用计算机流体力学计算技术对该过程的毒物浓度分布和风流流场分布进行数值模拟,结果表明:环己酮浓度随着罩口距污染源距离的减小而减小,随着控制风速的增大而降低,当控制风速达到0.41 m/s时,环己酮浓度随着风速的增大而趋于稳定,因此该过程最适宜的控制风速为0.41 m/s;在控制距离一定的情况下,该过程的控制风速与风量成正比;在风量一定的情况下,控制风速随着控制距离的增大而减小,相关参数可由拟合出的公式进行计算得出。     

海潮顶托作用下某铝厂污水处理站泄漏引发的地下水污染预测模拟

为了预测某铝厂污水处理站在非正常状况下(污水渗漏事故)对地下水环境所造成的影响,通过详细的水文地质勘察获知研究区的水文地质条件,再通过钻孔注水试验测定出含水层的渗透系数,最后运用GMS进行数值模拟得到地下水污染晕运移预测结果图。模拟结果显示:该工程污水处理站突发污水渗漏事故后,地下水含水层将受到COD、氟化物(F-)的严重污染,且污染浓度随着时间延长越来越高,分析认为这主要是模拟区含水介质的渗透性小以及地下水流场受海水顶托造成的。     

水流作用下悬挂式防污帘有效深度数值模拟

水流与结构相互作用下的防污帘有效深度是影响其防污效果的关键因素.为探究防污帘有效深度随流速等参数的变化,基于ADINA软件动网格控制技术,结合双向流固耦合方法建立悬挂式防污帘大变形二维有限元数值模型,以分析流速、帘长及配重对防污帘有效深度的影响规律.运用防污帘变形倾角,描述悬挂式防污帘在不同负载下的变形特征,并回归拟合防污帘相对有效深度的预测经验公式.结果表明:悬挂式防污帘相对有效深度随流速增大而减小,随相对帘长与配重的增大而增大;倾角随流速与相对帘长的增大而增大,随配重的增大而减小.     

3种覆盖材料对底泥磷释放的抑制及影响因素研究

采用试验的方法研究了建筑废料、天然沸石和自制陶粒对底泥磷释放的抑制作用。结果表明,在覆盖厚度为2 cm、温度为18~22℃的条件下,自制陶粒的抑制效果最好,天然沸石次之,建筑废料最差。天然沸石覆盖底泥后,在18~25℃范围内,温度越高,覆盖法抑制磷释放的效果越差。在第57 d,温度为25℃时,上覆水中总磷质量浓度为1.598 mg/L,而在室内水温(18~22℃)条件下,上覆水中总磷质量浓度为0.984 mg/L。覆盖层厚度越大,沸石粒径越小,控制底泥磷释放的效果越好。在温度为室温、粒径为3~5 mm的条件下,在第57 d,覆盖厚度为3 cm时,上覆水中总磷质量浓度为0.565 mg/L,而覆盖厚度为1 cm时,上覆水中总磷质量浓度为0.984 mg/L;粒径由3~5 mm减小到20~40目(0.42~0.83 mm),第32 d的上覆水中总磷质量浓度由2.80 mg/L降低到2.06 mg/L,第57 d的上覆水中总磷质量浓度由3.59 mg/L降低到2.64 mg/L。     

UV/H2O2工艺对三氯乙醛及其生成潜能的控制

以我国南方某水厂沉后水为研究对象,使用UV/H_2O_2中试装置,研究了该工艺对三氯乙醛(CH)、三氯乙醛生成潜能(CHFP)的控制效果,并分析了其控制CH前体物的机制。结果表明,UV/H_2O_2工艺对CHFP的控制效果受紫外剂量和双氧水质量浓度的影响较大,随双氧水质量浓度增大CHFP先减小后增大,双氧水质量浓度为10mg/L时CHFP最小;随紫外剂量增大CHFP逐渐减小。UV/H_2O_2控制CHFP的机制是将水体中的芳香性蛋白质类物质和微生物代谢产物类物质氧化降解或转化为其他非CH前体物的物质。UV/H_2O_2工艺对CH有很好的控制效果,CH去除率随双氧水质量浓度增大而先增大后减小,双氧水质量浓度为12 mg/L时CH去除率最大;CH去除率随紫外剂量增大而不断增大,紫外剂量大于1 200 m J/cm~2时CH去除率增势趋于平缓。     

高架污染源的最大地面浓度及位置

为预测高架污染源排放的污染物在地面上形成的最大浓度及其位置,根据高斯方程和由Turner的数据拟合的经验公式,导出了计算公式并给出了其解法.结果表明,出现最大浓度的位置随有效源高的增高和大气稳定性的增大而远离污染源;最大地面浓度随有效源高的增高而降低.在有效源高较低时,大气稳定度对地面最大浓度的影响不明显,当有效源高大于55 m时,最大地面浓度随大气稳定性的增大而降低.     

水平管道内铝粉爆炸特性的试验研究

为研究铝粉在密闭空间内爆炸特性,降低其爆炸造成的损害,利用自行设计的水平管道式可燃气体-粉尘爆炸装置,在室温下对粒度为6～8μm,9～12μm,15～17μm的铝粉在100～800 g/m3浓度范围内的爆炸特性进行试验研究。结果表明:铝粉在浓度为600 g/m3时,最大爆炸压力和最大压力上升速率最大,爆炸时间最小;铝粉浓度较低时,由于氧气充足,随着铝粉浓度增大,最大爆炸压力和最大压力上升速率增大,爆炸时间减小;当铝粉浓度超过600 g/m3,受到氧气浓度限制,最大爆炸压力和最大压力上升速率随浓度增大而减小,爆炸时间增大;相同浓度的铝粉,粒度越小,最大爆炸压力和最大压力上升速率越大,爆炸时间越小。粒度越小的铝粉,爆炸的可能性和危险性越大。     

铀尾矿库中核素U(Ⅵ)的扩散迁移试验

利用自制的设备,采用水平土柱吸渗法,测定了不同参数土壤中铀溶液的质量浓度,通过Fick扩散第二定律推导的公式计算其扩散系数。并对比氯离子迁移试验,探讨了时间、距离、土质、孔隙度等对铀扩散的影响,进而研究尾矿库中核素U(Ⅵ)的运移扩散规律。结果表明:铀和氯离子在砂质土壤中的扩散均比在黏质土壤中快,氯离子在黏土中的扩散系数D=0.354×10~(-3)m~3/d,在砂土中的扩散系数D=1.830×10~(-3)m~3/d,铀在黏土的扩散系数D=0.950×10~(-3)m~3/d,在砂土中的扩散系数D=1.623×10~(-3)m~3/d;铀在土壤中的质量浓度随扩散时间延长逐渐增大,且与扩散距离呈比例关系;铀在土壤中的扩散系数随土壤孔隙度增大而变大。     

室外液氯泄漏条件下室内气体浓度影响因素的研究

以液氯储罐泄漏为研究对象,运用ALOHA软件进行模拟分析。结果表明,泄漏后相同地点室外浓度均远高于室内浓度,室内气体的浓度随距离的增加而减小,浓度峰值的出现在时间上较室外有延迟。研究了液氯室外泄漏情况下影响室内气体浓度的各种因素。随着换气次数的增加,室内气体的最高浓度不断增加,浓度下降的速率也增大。风速和地面粗糙度的增加均会降低室内气体的最高浓度。室内气体的最高浓度随温度的上升而有所增加,但影响并不显著。连续泄漏时,室内外浓度均低于瞬时泄漏时的浓度。连续泄漏时室内浓度上升到最高值时需要的时间较长。     

静电场对煤体瓦斯扩散特性影响研究

为探究静电场对煤体瓦斯扩散变化特性的影响,自主设计并构建瓦斯解吸-扩散试验系统,选取古汉山矿、鹤壁六矿、平顶山八矿和义马耿村矿4个矿区不同变质程度煤样,用以测定电场强度为0、40、120、240 kV/m下的解吸-扩散量,并利用经典单孔扩散模型计算各煤样在4种场强作用下的扩散系数。结果表明:静电场下,随着施加场强的增大,煤样扩散系数具有先增大后减小的变化特征,且呈抛物线状;特征优势场强为40 kV/m时各煤样扩散系数达到最大,而其他场强作用下扩散系数都有所减小;对比不同变质程度煤样电场下扩散特性,结果显示,平顶山八矿肥煤在电场下扩散系数最大,义马矿褐煤扩散系数最小。静电场下扩散特性变化原因为:煤体和瓦斯分子发生激发极化改变了煤体表面吸附势阱深度;电场能引起煤体内微小孔的体积和比表面积增加(减小)。     

围压作用下自振空化射流脉动特性实验研究

就围压下自振空化射流动压力特性进行了实验研究,其实验结果表明：在围压作用下,自振空化射流脉动幅度存在最优喷距,并且最优喷距随围压的增大而增大;在压降一定情况下,脉动幅度随围压的增加而减小;在围压和压降一定时,自振空化射流的最大冲击压力明显高于普通连续射流;自振空化射流的脉动频率,基本不随围压、压降和喷距的变化而变化,在本实验条件下,基本保持在１．３８ＫＨｚ 左右     

尾矿库溃坝室外模型试验及灾害预测分析

为真实模拟尾矿库溃坝灾害后果,提高库区下游事故防控能力,以四川鑫联矿业尾矿库为试验原型,应用模型相似理论进行了室外全溃坝试验,探究了2种不同沟槽条件下,溃坝泥石流的流速变化、冲击高度和沉积深度等流动特性,并预测了下游溃坝影响范围。试验结果表明:流速随下游距离近似呈对数函数逐渐降低,且粗糙度对流速影响较大,有土工布时的流速是无土工布时的1.05~1.34倍;最大冲击高度和最终沉积深度是反映下游溃坝影响范围的重要指标,推算出下游5个断面位置的冲击高度在12~20 m,沉积深度6~14 m;在靠近溃坝口处的冲击高度最大,但沉积深度最小,随矿浆泥石流的运动,冲击高度随地形高差交替变化,而沉积深度总体递增。     

一种细水雾喷雾除尘装置除尘性能影响因素数值模拟

为探究细水雾喷雾除尘参数对除尘性能的影响，构建欧拉气相-欧拉粉尘-离散雾滴相耦合的3相流计算模型，同时考虑除尘过程中雾滴蒸发的影响，在气液固3相耦合基础上加入蒸发模型。将建立的模型与文献中的试验数据进行对比校验，数据偏差在15%内，表明所建模型可靠。基于建立的模型，开展了雾滴粒径、雾滴速度、尘域环境温度、风机风速等参数对除尘性能影响的模拟研究。结果表明：1)在模拟范围内，考虑雾滴蒸发综合作用影响下，较大雾滴粒径时，喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而增大，当雾滴粒径小于20μm时，喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而减小；2)喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而增大，但当雾滴速度增加到25 m/s以上时，喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而减小；3)喷雾除尘效率随尘域环境温度的升高而下降；4)喷雾除尘效率随风机风速的升高而下降。研究结果可为细水雾喷雾除尘装置的设计与使用提供理论参考。     

风浪扰动条件下沉水植物对水流结构及底泥再悬浮的影响

太湖底泥在风浪条件下的再悬浮及其与上覆水体之间污染物的释放扩散特性研究越来越受到国内外学者的重视,但水生植物的影响机制还有待深入研究。在鼓风式环形水槽种植天然沉水植物苦草,利用三维声学多普勒流速仪ADV研究水流特性,用悬浮颗粒物SPM质量浓度表征底泥再悬浮量,分析不同风速条件下沉水植物水流结构的变化及对底泥再悬浮的抑制作用。结果表明,在大风(8.78m/s)、中风(5.95 m/s)、小风(3.21 m/s)扰动作用下,对照组水槽中水流结构均服从指数分布,且距离水体表层10 cm以内区域流速受风速的影响最明显,垂向变化梯度最大,随水深增加,变化梯度逐渐减小。试验组有沉水植物的水槽水流流速均小于对照组流速,水流结构明显改变,植物有效高度内流速变化缓慢,大、中、小风情况下分别稳定在0.7 cm/s、1.5 cm/s、2.1 cm/s左右;植物层以上区域流速变化梯度则较大,特别是在中风情况下,从1.7 cm/s增加到9.35 cm/s,增加了4.5倍。同时,沉水植物对底泥再悬浮有显著抑制作用,上覆水悬浮物质量浓度降低了90%以上,并最终保持在6.3~13.3 mg/L的低质量浓度状态。     

基于GMS模拟预测南宁市某拟建饲料添加剂项目对地下水环境的影响

利用水文地质测绘、钻探及地下水的监测等手段查明了项目所在地的水文地质单元的范围及其水文地质条件,并利用钻孔注水试验得到了相关含水层的渗透系数,在此基础上运用GMS对地下水的流场及溶质运移进行数值模拟。模拟结果显示:当项目遇到突发污水渗漏事故后,地下含水层将受到SO_4~(2-)、Mg~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)等组分的严重污染,含水层的净化主要靠地下水的稀释作用,其净化过程将十分的漫长。因泄露而进入含水层的污染物将随着地下水的流动缓慢地向东南方向迁移和扩散,最终进入甘棠河。不过,由于污染物的入江过程十分缓慢,在江水长时间的稀释作用下,不会引起甘棠河水的污染。     

超细聚苯乙烯微球粉体的燃爆特性研究

为研究超细聚苯乙烯微球粉体的燃爆特性,通过粉尘层最低着火温度测试装置、MIE-D1.2最小点火能测试装置、20 L球形爆炸测试装置,对其最低着火温度、最大爆炸压力、最小点火能量(MIE)等爆炸特性参数进行测定,探讨了加热温度、点火延滞时间、粉尘质量浓度、粉尘粒径对粉体燃爆特性的影响。结果表明:超细聚苯乙烯微球粉尘层在350℃左右时会发生无焰燃烧,且加热温度越高,粉体粒径越小,粉尘层发生着火时所需的时间越短;当粉体质量浓度为250 g/m3时,最大爆炸压力达到0.65 MPa,质量浓度为500 g/m3时,最大爆炸压力的上升速率达90 MPa/s以上;随点火延滞时间增加,最小点火能表现出先缓慢减小再急剧增大的规律;随粉尘质量浓度增加,最小点火能逐渐降低,当粉尘质量浓度超过500g/m3后逐渐趋于稳定。     

密闭球形空间内超细铝粉爆炸特性研究

为探究超细铝粉在密闭球形空间内的爆炸危险性,采用20 L标准球形爆炸装置,研究不同试验条件下超细铝粉的爆炸特性,并分析粉尘质量浓度C_D、氧气浓度C_(O_2)和粉尘平均粒径d_(50)对爆炸特性参数(最大爆炸压力P_(max)、最大压力上升速率(dP/dt)_(max)、爆炸指数K_(st))的影响。结果表明:超细铝粉的爆炸下限质量浓度在50～80 g/m~3范围内;随C_D增大,100 nm铝粉P_(max)先增大后减小,而(dP/dt)_(max)和K_(st)也随之增大,且当C_D为2 000 g/m~3时,具有超强爆炸性;在贫氧环境下,随着C_(O_2)减小,超细铝粉氧化速率降低,释放热量减小,P_(max)和(dP/dt)_(max)均减小;对于800 nm,2μm和10μm等3种粒径的铝粉,相同氧气浓度环境下,随着d_(50)增大,铝粉比表面积减小,氧气扩散作用降低,P_(max)和(dP/dt)_(max)也随之减小。     

LNG储罐泄漏火灾爆炸事故后果定量分析

分析了目前用于定量预测LNG储罐泄漏火灾爆炸事故后果的三种主要计算模型,并基于ALO-HA软件对LNG储罐泄漏导致的火灾爆炸事故后果进行了定量评估,深入分析了风速、泄漏部位对LNG储罐泄漏事故的影响.结果表明:①在蒸汽云爆炸模型条件下,可燃区域和爆炸冲击波伤害区域随风速的增大先增大后减小,风速为7 m/s时达到最大值;随泄漏点与储罐底部距离的增大而减小;②在池火模型条件下,热辐射伤害区域随风速的增大先增大后减小,风速为10 m/s时达到最大值;随泄漏点与储罐底部距离的增大而减小;风速使该区域向下风向方向偏移,且偏移程度随风速增加而增加;③在沸腾液体扩展蒸气云爆炸模型条件下,风速和泄漏源位置变化对热辐射伤害区域形状和面积定量计算结果没有影响.