基于CFD的核电厂防火安全评估方法研究

目前国内核电厂普遍采用确定论方法进行防火安全评估。采用CFD模型对核电厂某典型电气间火灾发生过程进行数值模拟研究。模拟火灾行为（火势增长和蔓延）、温度场变化、烟气浓度变化等,分析结果中温度对电缆和电气设备的失效判定、烟气层对电缆和电气设备的风险影响,研究该方法对于核电厂防火安全分析的指导作用。通过分析数值模拟数据,计算结果与二代机型确定论分析方法结果相符,有效验证了CFD火灾模型在核电厂防火安全评估中的适用性,为国内自主建立核电厂火灾数值模拟评价体系提供参考。     

飞机撞击安全壳燃油泄漏燃烧数值模拟研究

为研究飞机撞击核电厂安全壳后引发燃烧对安全壳的影响,采用Fluent模拟了航空煤油替代燃料在安全壳内部和外部的燃烧过程,分析了安全壳不同位置处的火焰温度变化情况。结果表明,在开始阶段,燃油泄漏时间比较短,燃油缓慢蒸发汽化,燃烧发展过程以扩散蔓延为主,高温区域主要分布在安全壳侧壁面和底面。随着时间推移,液面蒸发速度加快,火焰高度呈现纵向发展的态势,最后在顶部形成较为均匀的温度场。安全壳内部燃烧最高温度可以达到2 229 K,外部燃烧最高温度为1 308 K。此外,撞击位置越高,安全壳顶部会越早出现高温区域,而较低位置处由于液池的堆积缓慢,燃油蒸发速率低,温度上升相对较慢。区别于内部燃烧,外部燃烧火焰不会波及安全壳顶部中心位置。     

FAA:飞机与无人机相撞比鸟击更危险

正美国联邦航空管理局(FAA)近日公布一份空中撞击风险调查报告,称飞机与无人机的高速撞击造成的结构性破坏,比同重量鸟击造成的破坏更大。研究人员用计算机模拟分析了不同重量的四旋翼无人机和固定翼无人机对商用飞机的撞击影响。他们发现,无人机多由坚硬材料或金属制成,对飞机造成的破坏比鸟类更大。模拟结果还显示,飞机水平尾翼会吸收大部分的冲击,     

多层圆管夹芯结构的装甲车底板防爆设计

为提高轮式装甲车防护地雷的能力,寻找能够实现最佳防护效果的装甲结构形式,利用ANSYS/LS-DYNA软件平台,对不同的装甲结构在爆炸载荷作用下的响应进行仿真计算。首先探究多层圆管排列方式对冲击吸能的影响,得出密排圆管结构的抗冲击能力强于齐排和交叉排列的方式。然后在爆炸载荷下对由双层密排圆管组成的夹芯层防护结构进行数值计算,并对比试验结果,验证了所建立计算模型数值模拟结果的有效性。最后由数值计算结果确定了最佳的防护结构。数值模拟和试验结果表明,防护结构的面密度增大,防护效果明显改善;相同面密度的防护结构中圆管的直径越大,圆管的压缩行程越大,防护效果越好。     

氢气爆燃作用下核电站安全壳力学响应数值模拟分析

在核电站严重事故中,由氢气爆燃产生的压力载荷会危及安全壳完整性致其失效,进而造成放射性物质泄漏的严重危害。通过ANSYS/Fluent有限元数值模拟软件,建立了安全壳有限元模型,并对安全壳内氢气爆燃过程以及其力学特性进行了数值模拟研究,获得了氢气爆炸过程中的超压值、升压速率、安全壳变形以及压应力分布。结果表明:爆燃波传递引起压强升高,火焰阵面处压强最高,爆燃波所经区域超压疾速上升随后快速下降;爆燃作用下,顶部壳体和下部筒体连接区域混凝土位移最大,最大压应力也集中分布在该区域,最易受到破坏。获得的结论可为安全壳结构抗爆设计和安全性研究提供理论参考。     

球形容器在爆炸试验中的安全性模拟分析

从评估爆炸球容器在气体爆炸试验中安全性角度,运用Ansys软件的瞬态动力学模块,进行了内部爆炸冲击载荷作用下的爆炸球容器应力分布的有限元数值模拟分析.对16 MnR材料的空心球体与4实心圆柱体的模型采用Solid 45单元划分网格, 并在球内加载峰值应力为0.8 MPa的渐变载荷, 在爆炸过程的0.4 s内, 得到最大 Von Mises 等效应力为75.651 MPa,小于16 MnR屈服极限325 MPa.计算结果表明了爆炸球试验的安全可行性.     

爆炸载荷作用下矿井密闭墙损伤评估

为探究煤矿井下常见的典型砖墙密闭墙抗爆性能,采用ANSYS软件建立数值模型,研究爆炸冲击作用下密闭墙的损伤情况。首先,分析瓦斯爆炸的特点和其导致的冲击波压力在巷道内传播特性,预测冲击波的压力强度幅值;然后,建立密闭墙数值模型,设计并完成多种冲量及压力加载方式组合条件下对墙体的冲击模拟数值试验;最后,通过自定义的损伤变量及试验结果,绘制密闭墙的P-I曲线损伤图。结果表明:不同冲击组合方式下密闭墙受到的损伤状态差别较大,因现实中可能发生的瓦斯爆炸特征较为复杂,可以利用给出的密闭墙损伤临界线方程及P-I曲线损伤图,快速评估在其他爆炸冲击条件下墙体损伤状态。     

非典型约束形式下海洋平台波纹板舱室抗爆能力评估

针对非典型约束条件即底部端面梁固定约束、其他各端面梁连接约束的海洋平台关键舱室,其波纹板舱壁在油气爆炸载荷下抗爆能力研究不足,采用数值模拟方法,结合考虑材料应变率效应的实验验证,分析爆炸载荷下舱壁动力响应及破坏模式。由传统位移指标不能准确评估该模型的抗爆能力,提出基于应变的评价指标,以此建立P-I评估曲线。研究表明舱壁与底部端面梁连接部位首先达到最大破裂应变发生破裂,其为超压与冲量共同作用结果;舱室可抵抗超压40 kPa、冲量230 kPa·ms的载荷而不发生塑性变形;舱室可抵抗超压85 kPa、冲量400 kPa·ms的载荷而不发生破裂。提出的以应变为指标的P-I曲线可量化舱壁损伤评估区间,结合爆炸载荷值,准确评估舱壁抗爆能力及损伤大小,为工程人员优化舱壁抗爆能力、确定灾后控制措施提供指导。     

井底冲击压力特性的研究

运用数值模拟的方法研究了单喷嘴射流撞击井底时产生的冲击压力及其分布规律。研究结果表明，井底最大冲击压力梯度所在的位置距撞击中心约０．１１４倍喷距处，井底最大冲击压力梯度和射流喷速成正比，和喷距成反比，本文绘出了其数学表达式。数值计算结果和室内实验数据吻合较为一致。     

改进DES法和SA模型的发动机喷流影响距离研究

为评估起飞飞机发动机喷流的影响范围及程度,分析后侧穿越方案可行性,在SA湍流模型基础上,结合脱体涡模拟(DES)方法,数值模拟后侧穿越方式下的起飞飞机发动机喷流影响距离;选取热喷状态下的高亚音速喷管模型进行数值模拟,对比模拟结果与文献参考值,验证该方法的正确性和有效性;在此基础上,结合B737-800机型发动机实际边界条件,数值模拟发动机喷流效应,得出B737-800机型发动机喷流的影响距离,并与飞机特性手册对比,验证其准确性。结果表明:用改进的DES方法结合SA模型数值模拟B737-800发动机,可得出喷流在速度44、22及16 m/s时的影响距离,DES方法可较好模拟发动机喷流效应。     

植物滞尘分析及其数学表达模式

在植被的树冠结构分析、植物滞尘机理和粉尘沉降速度半经验公式的基础上,建立了植物滞留大气颗粒物的数学表达式。利用Beta功能函数φθ(X)、叶面的投影面积、叶面积密度a(z)、叶投影面积分布参数Kx、Kz等描述不同植被冠层的结构特征,并分析了冠层内的空气动力变化和树冠内气溶胶的平衡公式。借鉴Slinn的颗粒物沉降半经验公式、Petroffa等的阔叶滞尘计算模式,植物滞尘沉降通量数学表达式以树冠中树叶的位置为变量、由颗粒物在单片树叶上的各物理机制的沉降速度积分而成。结合国内外植物上沉降速度的试验结果和植物滞尘沉降通量公式的分析结果对影响植物滞尘的主要因素进行了比较分析。     

泄漏油火对邻近罐的危害特性研究

本文分析了泄漏油品形成地面流淌火灾的特点，研究了地面油品流淌火放热对邻近罐的危害能力，被火焰包围的设备温度升高情况，以及火灾的发展过程。对制定油罐安全间距和规范及对火灾的预防和扑救具有一定实用意义。     

排烟口设计对排烟效果影响的模拟研究

通过FDS模拟计算,考察烟气稳定性、烟气溢流厚度、烟气溢流量和机械排烟效率等参数研究排烟口高度的变化和排烟速率的变化对排烟效果的影响.研究结果表明:排烟效果随着排烟口位置的升高而逐渐变好,排烟口与蓄烟池下沿的垂直高度在0.8 m以上效果最好;排烟速率宜适中,过大容易导致烟气层紊乱,过小则控制烟气溢流效果不好并且排烟效率不高.     

油罐扬沸火灾热辐射危害研究

针对油罐扬沸火灾热辐射强度难以计算的问题,采用分阶段法计算油罐扬沸火灾热辐射强度.采用圆柱火焰模型计算油罐扬沸火灾中准稳态燃烧阶段的热辐射强度,结果与试验值一致.建立油罐扬沸阶段的油品沸溢半径计算模型,并结合点源模型计算扬沸阶段的热辐射强度,计算结果与试验结果吻合较好.计算油罐扬沸火灾油品沸溢半径和热辐射强度,特别是扬沸阶段的热辐射强度,可为降低油罐扬沸火灾的热辐射危害提供理论依据.     

边坡爆破高度对边坡稳定性的影响

为了解爆破后由急倾斜且具有水平裂隙发育岩体组成的边坡稳定性及其内部破坏规律,最终总结出爆破高度对边坡稳定性的影响特征,使用基于颗粒流理论的PFC3D进行该工况模拟。利用PFC3D中的JSET和Bonds模拟非连续和连续性的岩体构造形式,以对实际的岩体中岩块和裂隙发育进行模拟。针对存在该类型构造发育边坡的实际工况,设置了13个爆破点的6个爆破方案进行模拟。研究了模拟结果表现出的边坡内部裂隙和位移随爆破高度的变化规律。其表明了对于同时起爆各爆破点而言,爆破高度越高爆破后边坡越稳定的结论,并分析了出现该现象的原因。说明了结论的普适性,同时该边坡实际的爆破情况也支持了该结论。     

基于模糊保护层的池火灾事故风险分析

为计算引发池火灾事故的风险值,提高事故风险的量化水平,判断现有风险控制措施是否满足风险容忍度的要求,为制定减缓风险措施提供依据,给出了新的池火灾风险评估模型。基于传统的保护层分析模型(LOPA),结合模糊集合理论,引入模糊风险矩阵进行风险评估,构建适用于引发池火灾事故的模糊保护层(fL OPA)风险分析模型。该模型的特点是将模糊逻辑和保护层分析结合,减少了传统保护层分析方法计算过程中的不确定性因素,引入严重度减少指数(SRI)概念,使严重度计算、风险评估更加准确。运用该模型对原油储罐泄漏池火灾事故风险进行分析,给出风险决策方案,判断现有保护措施是否能控制风险在可容忍范围内,实例验证了模型的可行性。     

基于渗透稳定性分析的尾矿库坝体稳定性研究

论述了尾矿库坝体稳定性分析主要理论,鉴于浸润线位置对坝体稳定性的重要影响,从尾矿库坝体渗透稳定性分析出发,提出通过坝体渗流稳定分析计算坝体稳定性的理论;强调了水对尾矿坝稳定性分析的重要作用,总结了尾矿库坝体产生渗漏的原因及种类,得出通过尾矿坝排渗固结提高尾矿坝稳定性的结论.最后提出综合运用各种排渗措施,以降低坝体浸润线,加速尾矿固结,从而提高坝体稳定性.     

浓度对橡胶粉尘爆炸特性的影响

为了解橡胶粉尘的爆炸危险性,采用20 L球爆炸测试装置对常温常压下、粒径75μm以下的橡胶粉尘在质量浓度50~700 g/m3范围内的爆炸特性进行试验研究,测定其最大爆炸压力及爆炸指数随质量浓度的变化规律,进而对其爆炸危险性程度进行分级。结果表明:橡胶粉尘质量浓度为300 g/m3时,爆炸压力达到最大值0.49MPa;在橡胶粉尘质量浓度为250 g/m3时,爆炸指数达到最大值5.04MPa·m/s,根据ISO 6184粉尘爆炸烈度等级分级标准,其粉尘爆炸危险性分级为St-1级。     

楼梯间障碍物对安全疏散的影响研究

楼梯间存放的障碍物与人员安全疏散密切相关,利用仿真软件Pathfinder进行疏散模拟,研究楼梯间障碍物对疏散总时间和各出口流量的影响,以及人员路径选择的变化。结果表明,障碍物的存在对安全疏散产生较大的消极影响,使存在障碍物的楼梯间人流量减小,疏散时间延长;影响人员对疏散路径的选择,使其他楼梯间疏散人数增加和疏散时间延长;障碍物位置处易形成疏散瓶颈,造成严重拥堵。     

阳极材料对苯酚废水处理效果的影响研究

应用自制电化学反应器研究了不同阳极材料对苯酚废水的电催化氧化处理效果的影响.实验结果表明,在相同的实验条件下,钛基RuO2和钛基SnO2种新型阳极处理苯酚废水的电催化氧化效果要远好过传统的阳极材料石墨.