百叶窗式脱水器脱水性能的研究

在回归正交试验的基础上确定了脱水器的阻力系数和极限风速与其结构参数之间的关系，得出了最佳百叶窗式脱水器的结构形式。不同结构的脱水器，其极限风速是不一样的，且随空气中液滴含量的增加而减少，这对湿式除尘器运行的合理工况点的确定有指导意义。     

在役悬索管道抗风性能研究及结构退化分析*

为提高在役成品油悬索跨越管道结构及性能的可靠性，保障长输油气管道生产运营的安全，建立某在役成品油悬索跨越管道的有限元力学仿真模型，研究风载荷对悬索跨越管道的影响作用，探讨主索、吊索等主要构件性能退化时对悬索管道安全性的影响规律。结果表明:通过有限元模拟可以得到管道失效风速为60 m/s，远大于极限风速，且涡激振动振幅很小；主索腐蚀、吊索断裂以及是否存在抗风索这3种情况均能影响结构的安全性。相关企业应当对结构的重要构件进行定期检修，以保障生产运营安全。     

井巷断面内单点风速与平均风速转换机制

准确测量一点风速并将其转换为断面平均风速是矿井通风领域的一项技术难题。对其中涉及的单点风速测不准问题和单点风速与平均风速的转换机制进行了研究。结果表明,湍流充分发展的圆管断面上任一点(黏性底层除外)风速与平均风速为非线性关系,但在井下常见风速0.25~15 m/s,两者可近似为正比关系。为验证这一结论的普适性,在实验室采用激光多普勒测速仪对矩形非充分发展湍流断面上单点风速与平均风速的关系进行了测试。结果表明:当平均风速在0.78~6.2 m/s变化时,单点风速与平均风速仍表现为正比关系,比值k可作为该点风速与平均风速间的无因次转换系数;k的空间分布反映了断面速度场结构,当断面速度场结构变化时转换系数失效。在单点风速测不准问题上提出,测试传感器在提高数据采集频率的基础上应对速度信号进行时间平均处理,且时间平均尺度要大于湍流各态遍历假设。     

薄膜结构在动风荷载下的安全性能分析

从理论和实践两方面对薄膜结构在风荷载下的安全性能进行了研究。根据随机过程理论 ,用计算机模拟生成具有空间相关性的风场。发展建立了膜结构几何非线性动力响应问题的有限元公式 ,并以此为基础对一具体的膜结构进行了动力时程响应分析。通过观察膜结构在不同风速下的位移时程曲线 ,笔者发现 :当外界风速小于一定的临界风速时 ,结构的位移响应会逐渐趋于稳态 ,结构的振动逐渐趋于稳定 ,这时结构是安全的 ;当外界风速超过或接近临界风速时 ,结构的振幅会逐渐增大 ,膜结构将可能发生驰振损坏。进而提出了通过增大膜内预应力或提高膜曲面的曲率来防止膜结构风振破坏的方法 ,并指出了在设计和施工中为保证膜结构的风振安全应当采取的措施。     

山脊防火林带有效结构的研究

防火林带的防火性能与阻风性能密切相关。本实验采用风洞模拟方法,对通风结构、疏透结构和紧密结构3种防火林带附近的风速进行测定,绘制了3种结构防火林带迎风面的风廊线。结果表明：紧密结构与疏透结构防火林带附近的阻风性能比较好,而通风结构阻风性能最差;但紧密结构防火林带上方的相对风速高达130％,为飞火的产生创造了条件;疏透结构林带上方的最大相对风速只有110％,不具备飞火产生的条件。所以,山脊防火林带的有效结构为疏透结构。     

采用喉口可调式矩形文氏管进行转炉烟气的两级净化

1971年12月,克里沃罗格冶金工厂130吨吹氧转炉投产,排烟装置装备有喉口可调式矩形文氏管两级烟气净化设备。全苏黑色冶金动力净化设备设计研究院科研处制定了文氏管和脱水器效率、阻力以     

建筑物可靠性评价

探讨了现存建筑物可靠性评价的极限状态方法,提出荷载水平方法,建立了结构构件可靠性评价的极限状态准则。基于结构失效的机构理论,提出结构体系可靠性评价的“破损机构”方法,以使结构成为“破损机构”或“局部破损机构”的“破损截面”的最高等级作为结构体系可靠性评级。     

不同风速作用下半水煤气泄漏的数值模拟

针对氮肥工业半水煤气泄漏问题,以计算流体力学(CFD)和燃烧爆炸理论为基础,运用FLUENT软件对半水煤气在不同自然风风速作用下的扩散情况进行了模拟分析.通过比较下游半水煤气各组分体积分数来判断半水煤气的危险爆炸范围以及致死浓度区域.结果表明,当风速为0.5 m/s时,泄漏的危险性气体在自身动量和浮力的作用下缓慢扩散,能够达到爆炸极限或者致死浓度的范围均较小;而当风速达到5 m/s时,圆柱绕流产生的漩涡开始脱落,并携带大量有害气体向下游扩散,致使发生爆炸危险性的区域和致死浓度区域均有所扩大;当风速继续增大到10 m/s时,可能发生爆炸的区域和致死浓度区域范围因空气的稀释作用增强而减小.     

灰浆层对钢筋混凝土楼板耐火极限的影响

为保护钢筋混凝土结构不因受到高温影响使结构急剧丧失承载能力而倒塌,常采用增加灰浆层的办法。钢筋在混凝土与灰浆层保护层的包裹之内,可以缓解温度急剧上升。但典型灰浆层对钢筋混凝土的耐火极限的报道还不多。本文针对灰浆层对钢筋混凝土的耐火极限影响进行了试验研究。比较了增加灰浆层与不加抹灰层在耐火极限、烧损面、残余强度等方面的变化,讨论了灰浆层对结构防火的贡献。结果证明：钢筋在混凝土在灰浆层保护层的包裹之内,可以缓解温度急剧上升,保护层使建筑物有一定的耐火作用;增加钢筋混凝土结构构件的保护层厚度能够有效提高构件的耐火极限;混凝土砂浆保护层直接关系到混凝土结构的承载力,直接关系到混凝土结构的耐久性与耐火性。     

薄膜结构风致振动研究进展

薄膜结构具有质量轻、刚度小、自振频率低的特点 ,因而属于风敏感结构。作用在薄膜结构上的风荷载 ,除与气流本身的特性有关外 ,还与结构在风荷载作用下的位移、速度、加速度等有关 ,从而引起附加的气动力。因此 ,在研究薄膜结构的风致振动时 ,必须考虑流固耦合作用。笔者对薄膜结构的风振研究方法进行了总结 ,主要介绍了简化气弹力学模型方法及简化流体力学解析模型方法 ,并分别用于分析小于临界风速时结构的反应和确定结构的颤振临界风速。     

南京长江隧道火灾数值模拟

以南京长江隧道为研究背景,运用火灾动力学模拟软件PYROSIM建立实体物理模型,并将空间划分为0.1 ×0.1 ×0.1m3的网格,对南京长江隧道火灾过程中的纵向通风进行模拟计算.定量分析了不同通风速率条件下火灾及烟气蔓延的规律,并得到隧道拱顶附近温度和烟气分布状况.模拟结果显示较小风速下烟气会产生回流,但随着风速增大烟气扩散速率随之加快,通过对3种不同风速的分析比较,选择3.0m/s纵向通风作为临界风速.进一步结合南京长江隧道现有的消防设施及应急救援系统,分析该临界风速下烟气温度对隧道结构和毒害气体对人员疏散救援的影响.结果显示此临界风速下隧道结构安全,且在疏散及时、救援有效的基础上,基本能保证人员疏散安全.     

薄膜结构的气弹动力失稳临界风速

笔者采用解析方法研究了三维薄膜结构的气弹失稳临界风速。首先应用薄壳的无矩理论建立了薄膜结构的动力平衡方程 ;随后假设来流为均匀的理想势流 ,考虑流固耦合作用 ,采用不考虑流动分离和考虑流动分离两种气弹模型应用流体力学中的势流理论 ,并参考空气动力学中的薄翼型理论 ,确定了作用于薄膜表面的气动力 ,得到了两种模型情况下薄膜结构的气弹动力耦合作用方程 ;进而利用Bubnov Galerkin方法将此耦合作用方程转化为一常系数二阶微分方程 ,并根据Routh Hurwitz稳定性准则确定了薄膜的失稳临界风速 ;最后通过对临界风速的影响因素进行分析并对两种模型得到的结果进行比较 ,得到了一些重要结论。     

工作面火灾CO运移规律及FED模型评价下的疏散参数研究

矿井工作面进风巷火灾对作业人员的逃生影响极大,有毒烟气尤其是CO是造成人员中毒死亡事故的主要原因。以山东某矿3302工作面为例,采用FDS软件研究不同风速下的CO运移规律,通过FED模型确定CO体积分数、人员接触时间综合影响下的安全疏散参数。结果表明:10 MW火灾规模下,工作面进风巷火灾稳定发展阶段,回风巷人眼特征高度处的CO体积分数相等,其表征运移速度与风速呈线性关系;可利用安全疏散时间随CO运移速度和人员逃生速度差值的增大而减小;在临界风速2.0 m/s时,极限可利用安全疏散时间最短。最后提出了合理设定避难硐室区域范围的计算方法,可为工作面火灾时期的人员安全逃生及避难硐室设定提供参考。     

矿用湿式多通道轴向离心除尘装置及其优化

设计了一种由风机段、旋流除尘段和折流板脱水段,构成的矿用湿式多通道轴向离心除尘装置。运用数值方法计算了65个不同结构尺寸的旋流除尘段,得出优化的结构尺寸为:除尘段总长度L为1.5m,外壳半径R为0.4m,内芯体半径r为0.1m,螺旋通道个数n为4,单个螺旋通道的轴向长度a为0.22m。通过工程计算选择了P型折流板脱水器和FBD№6.0/2×15轴流风机。该除尘装置的性能参数为全尘除尘效率为94.4%,呼吸性粉尘除尘效率为73.3%,脱水率大于85%,总压损为1639Pa。     

复杂街区脏弹恐怖袭击下放射性物质扩散模拟

为研究复杂街区"脏弹"恐怖袭击情景下的放射性物质扩散问题,以实体街区为例,基于欧拉模型,对街区内放射性物质扩散进行数值模拟,分析并总结复杂街区结构和不同风场条件下放射性物质的扩散特征。结果发现,同一风向下,当风速小于20 m/s时,风速越大,街区下风向出口处的辐射风险越高;当风速为10 m/s时,街区下风向各出口的总辐射风险最高,风速为6 m/s时风险最低。街区复杂结构对扩散的影响随风速的增大而增大;风速小于2 m/s时,近源处易形成大面积高浓度聚集,污染物整体呈高斯分布。研究表明:发生袭击时,应避免在下风向建筑物邻近区域或密集区域以及环形区域等位置停留,疏散时也应选择远离这些区域的出口。     

基于蒙特卡罗法的煤巷锚杆支护结构可靠性分析

应用工程结构可靠性理论,建立煤巷锚杆支护结构可靠性模型,针对其结构稳定性的极限状态功能函数高度非线性的特征,采用蒙特卡罗法在Matlab环境下直接产生服从各相应概率分布函数的随机变量数组计算其结构可靠度,编程过程简化,计算速度快,精度高,且不受极限状态方程非线性、随机变量非正态的限制,开辟了煤巷锚杆支护结构可靠度计算的新途径。建立了支护参数与可靠度的关系,指出了提高煤巷锚杆支护结构可靠度的方法和措施,为煤巷锚杆支护参数设计和优化提供了科学依据。     

隧道及其上方城市环境污染物传播规律数值模拟研究

构建了一个含地上建筑环境、地下S形城市隧道、地上丁字形机动车道等几何结构的三维城市模型,运用计算流体力学模拟方式,首先数值分析了整体计算域流场及污染物分布特性,进而探究了环境风向及风速等影响因素。结果表明:开口贯通处对缓解下方S形隧道内污染作用明显,经南开口贯通处后污染降低约60%,但上方建筑环境则因此污染加重,西南区受影响较为突出,且在北偏东NbE=60°时将受到最大程度的渗透及污染影响,约为最低值NbE=30°时的3.5倍;随风速增加建筑环境整体污染呈下降趋势,但风速增至2.5 m/s及以上时,污染降幅有所减小,风速敏感性减弱,且西南区建筑环境南半段较北半段受风速影响的敏感性更高。     

油气泄漏火灾下FPSO热-结构耦合分析

针对FPSO油气泄漏引发的火灾风险,建立热-结构耦合分析模型,采用ANSYS Workbench软件对工艺区设备泄漏、火灾事故及灾害下结构响应进行数值模拟,重点分析工艺处理模块Ⅰ区设备温度分布及热变形情况。通过对比不同油气泄漏速率和环境风速下火灾发展、危害范围和结构受损程度,探讨油气泄漏孔孔径和风速对火灾后果的影响。结果表明:稳定发展火灾下工艺处理模块Ⅰ区设备周围环境维持高温状态;泄漏孔附近结构受损最严重,原油热处理器受火灾损害发生大的变形;随泄漏孔孔径增大,火灾危害范围扩大,结构发生大变形的区域增大,d=40 mm时原油热处理器受损最严重,d=60mm时结构受损区域最大,大部分结构受损程度加剧;来风风速的变大使得火灾更加剧烈,设备受损区域扩大,受损程度加剧,结构火灾风险加大。     

综掘面风幕集尘除尘系统的参数优化与数值模拟

针对目前井下综掘面粉尘治理难的问题,研制了一种新型风幕集尘除尘系统。其中风幕风机的风速、除尘风筒的结构尺寸及出口压力是影响整个系统集尘除尘效果的决定性因素。为使风幕集尘除尘系统的防治粉尘效果达到最优,通过计算流体力学FLUENT软件,分析风幕风机风速、除尘风筒直径及出口压力改变的条件下风机的表面空气流线以及粉尘颗粒轨迹。得到风机风速、除尘风筒的直径及出口压力对整个系统集尘除尘效果影响的规律。结果表明:单方面增加风幕风机的风速或出口压力时,系统的集尘除尘效果在一定范围内可以变好,但是超过一定范围之后,风速的增加或者出口压力的增大反而使系统集尘除尘效果变差;在其他条件不变的情况下,除尘风筒直径越大系统集尘除尘效果越好。     

洪水灾害下化工装置的脆弱性评估

针对洪水灾害下化工装置的脆弱性评估,提出了综合考虑洪水类型、装置结构特征和危险物质泄漏模式的脆弱性定量评估方法。该方法在厘定化工装置结构破坏模式、破坏等级和物质泄漏风险等级的前提下,构建洪水作用下装置的结构极限状态方程,获得结构极限状态曲线和结构失效控制参数阈值,进而得到结构破坏概率和危险物质泄漏频率,并将这两个参数作为洪水灾害脆弱性快速评估指标。以常压立式储罐为分析对象,对上述方法进行详细阐述,并结合实例验证了方法的适用性。结果表明,结构极限状态曲线可以用于快速区分结构安全状态和失效状态,临界装量系数是决定储罐洪水脆弱性的关键工艺参数,随罐壁高度和储液密度增加,洪水灾害脆弱性逐渐降低。