化工厂火灾-泄漏耦合作用下氯气扩散的数值模拟

为研究化工厂火灾和有毒气体耦合作用下的气体扩散规律,采用FDS软件分别对某化工厂氯气泄漏、火灾和火灾-泄漏耦合条件下的氯气泄漏扩散进行了数值模拟,研究了火源功率、氯气泄漏时间等参数对环境温度和氯气浓度分布的影响规律。结果表明:化工厂氯气泄漏条件下,氯气主要在风的作用下沿着地面快速向下风向扩散;火灾条件下,厂房内的温度主要是以火源为中心随着距离的增加逐渐降低;而火灾-泄漏耦合条件下,氯气的泄漏扩散和火灾温度场都会发生显著的变化,一方面火灾产生的高温和热气流会使一部分原本沿着地面扩散的氯气在火源上风向附近向上扩散,同时下风口的火灾对氯气的扩散具有一定的阻隔作用,会减缓氯气向出口处扩散,另一方面泄漏出来的氯气会吸收空气中一部分热量从而降低泄漏口附近的温度。该研究结果可为化工厂危险区域的划分及事故救援提供参考。     

环境风作用下船舶甲板庚烷油池火下游气体温度分布特性

船舶甲板常处于海上有风环境,发生火灾后难以预测火灾态势的发展,将对船上人员的生命和财产安全构成巨大的威胁,因此开展有风环境下船舶甲板火灾研究十分必要。以船舶甲板上发生庚烷油池火灾为例,运用FDS数值模拟软件建立环境风作用下船舶甲板油池火模型,分析不同风速和火源功率下船舶甲板近壁面气体温度分布特性。结果表明：有风环境下,火源下游甲板近壁面气体温度分布可划分为3个阶段,并对应存在两个温升峰值点;第二温升峰值点下游气体温度随着与火源距离的增加呈现指数衰减的趋势,继而结合量纲分析,建立了无量纲温升与无量纲距离的相关关系模型。     

带式输送机封闭通廊火灾特性研究

为研究带式输送机封闭通廊火灾烟气蔓延、温度及CO分布的影响因素,以某冶金企业厂区内一条运煤的封闭通廊作为研究对象,运用数值模拟方法,重点模拟了不同风速条件下封闭通廊内火灾烟气蔓延、温度和CO浓度的分布状况及其影响因素,并对封闭通廊侧壁开窗和设置喷淋系统后的温度分布进行了模拟分析。结果表明:纵向通风能抑制火灾烟气向封闭通廊内火源上游的蔓延,但加快了火灾烟气向封闭通廊内火源下游的扩散,同时有利于热量和CO的向外排出,延缓封闭通廊顶部达到钢结构临界温度所需的时间;封闭通廊侧壁设置窗户对高温火灾烟气向外扩散有积极的作用,但对火灾的抑制作用不如加装喷淋系统明显。     

电力系统中真型220 kV变压器火灾危险性评估

为确定大型充油设备的火灾危险性，通过全尺度真型220 kV变压器火灾试验，阐释了变压器火灾发展过程及其关键特征参数的变化规律，并基于FDS 1∶1变压器全尺度真型火灾数值模型，将FDS数值模拟结果与全尺度真型火灾试验结果进行对比，验证了全尺度真型变压器火灾三维数值模拟结果的可靠性。进一步基于FDS模拟，研究了变压器火灾在最不利工况下的火灾危险性，即全集油坑呈现火焰全覆盖的情况，揭示了温度、流场、热辐射强度等关键特征参数的演化规律，该研究成果可为电力系统中大型充油设备火灾处置提供数据支撑。     

地铁车厢内部火灾烟气流动规律的数值模拟研究

基于LES理论,以合肥地铁车站为原型,建立了地铁车厢内部火灾烟气流动的三维数学模型,利用FDS软件对地铁车厢内部火灾进行了数值模拟,分析在车厢内空调开启的情况下,火源面积大小以及车厢门开启与否对车厢内温度和烟气流动的影响。结果表明:在假定的条件下,随着火源面积的增加,车厢内的温度增加、能见度降低也即烟气浓度增加;车厢门关闭时,在火灾开始50s后,车厢内温度和能见度均达到威胁乘客生命安全的水平;车厢门开启后,由于车厢内压强大于外环境压强,着火车厢内烟气迅速向车厢外部溢出。该研究结果可为地铁车厢火灾人员的安全疏散提供依据。     

隧道火灾烟气流动的数值模拟研究

为了研究隧道发生火灾时烟气温度、浓度的分布规律,本文运用FDS火灾模拟软件进行了隧道火灾数值模拟试验,通过设置改变隧道入口的风机风速来考察对烟气流动的影响,并根据模拟结果,有针对性地提出了合理的控制方案,以为有效控制隧道火灾提供理论指导。     

新型换热器的传热性能研究

提出一种适合污泥处理过程中的余热回收的新型隔板管壳换热器,并与同样规格的普通管壳换热器性能进行对比。建立了简化的壳程计算模型,应用FLUENT计算软件分别对普通管壳换热器和新型隔流板式换热器进行数值模拟,获得了2种热交换壳程内部的流动分布、温度分布和压力分布,并将模拟结果和试验数据进行对比。试验及模拟结果表明,新型隔板式换热器温度分布均匀、流动死区少、传热效率高,综合性能远高于普通管壳换热器。     

横向极板电除尘器二维流场的数值模拟

对横向极板电除尘器内二维流场进行了数值模拟,流场模拟采用k-ε双方程模型,计算采用SIMPLE算法。利用有限体积法对计算区域进行离散,用前处理软件GAMBIT对几何模型进行网格划分,FLUENT流体计算软件对内部流场进行数值模拟,得出了内部流场随入口流速的增加,湍动性增加,阻力损失也会增大。     

曹妃甸甸头海域溢油行为数值模拟研究

采用三角型网格系统结合有限体积法,建立河北省曹妃甸海域的潮流数值模型,潮位、潮流数值模拟结果与实测值符合良好,在近岸水动力场模拟结果基础上,耦合基于油粒子模式的海上溢油漂移扩散数值模型,对曹妃甸南部甸头航道交汇区域的船舶相撞溢油事故进行了数值模拟研究。研究中拟合了该区域风场与潮流涨落的不利效应的叠加,对该海域船舶相撞溢油事故各响应时间节点处油膜运动可能产生的最大漂移距离、扫海面积及运动趋势等进行了分析。     

砂尘环境试验风洞稳定段和收缩段的数值模拟研究

采用计算流体动力学软件FLUENT,对砂尘环境试验风洞中稳定段和收缩段的气固两相流流场进行数值模拟.给出了计算采用的湍流模型及计算区域的网格划分技术.通过分析稳定段和收缩段的两相流流场的速度梯度分布,得到了反向加砂方式优于正向加砂方式的计算结果.     

飞机实验室低温试验方法研究

为了在实验室内进行飞机整机的低温试验,对低温试验方法进行了研究。通过分析国内外相关低温试验标准和国外飞机实验室低温试验,从试验目的、试验特点、试验条件、试验控制、试验科目、试验步骤、试验中断处理等方面,研究了飞机实验室低温试验方法。应用该试验方法,在国内首次完成了某型飞机的实验室低温试验,试验内容涵盖飞机系统、飞机地面保障设备和飞机地面保障程序,获得了在外场试验难以甚至几乎无法获得的试验数据。研究的试验方法适用于飞机实验室低温试验,将有助于我国飞机低温环境适应性设计。     

半干法烟气脱硫过程的数值模拟

对增湿脱硫实验装置进行了数值模拟研究,依据流体动力学原理建立气液固三相耦合模型：即质量、动量、能量和湍动能耗散输运方程,在构造脱硫装置的网格模型基础上,通过有限元数值计算方法,借助流体软模拟计算了反应器内的脱硫过程,考虑脱硫剂加入量、反应温度、烟气流量工艺因素的影响时该活性脱硫剂的脱硫性能,将模拟值与实测值进行了对比,误差较低,表明本模型及其参数具有一定的准确性。     

基于ZJU400土工离心机的CFD模拟方法

目的给出可靠的CFD模拟方法,用于土工离心机风阻功率估算,得到流场及温度场模拟结果。方法针对ZJU400中高速大型土工离心机,利用结构化网格划分使转臂及内壁面处的y+值<30,使其满足湍流模型边界层厚度要求。利用k-omega SST湍流模型和MRF多参考系方法对ZJU400土工离心机进行数值模拟,对模拟所得风阻功率、流场和温度场进行对比验证。结果模拟所得风阻功率与ZJU400实测数据偏差<10%,模拟所得流场与文献[8]中的结果吻合,温度场与实测数据吻合。结论针对ZJU400中高速大型土工离心机的CFD模拟方法取得了精度较高的模拟结果,通过仿真模拟弥补了大型土工离心机实验数据缺乏问题,减少了对实验数据的依赖,为制造设计和研究大型土工离心机提供了CFD模拟方法。     

空间站应用系统电子设备热设计研究

目的针对以往载人航天应用系统中电子设备热设计的仿真分析方法不准确的问题,提出一种基于热平衡试验测量发热元器件温度数据验证热仿真分析结果的电子设备热设计方法。方法通过对应用系统电子设备在轨实际热工况条件的深入分析,结合电子设备的物理特性、电气特性及其技术特点,利用计算机应用技术和数字仿真技术建立电子设备热模型,并进行热仿真分析,再将仿真计算得到的发热元器件壳温与实际热平衡试验测量得到的元器件真实壳温比对,检验热仿真分析结果的准确性。结果某电子设备在真空度为1.0×10~(-4) Pa,温度为45℃条件下开展热平衡试验,实测得到的发热元器件温度值与热仿真分析温度值之差小于1℃。热平衡试验过程中,切换电子设备的不同工作模式时,通过器件的工作电流和电压计算出其热负荷指标与仿真得到的热耗值之差低于0.1 W。结论基于热平衡试验的发热元器件实测温度数据,验证了热仿真分析结果的电子设备热设计方法科学有效,有助于后续空间站应用系统电子设备热设计工作。     

多模式厌氧/缺氧/好氧污水处理工艺的稳态与动态模拟

数学模拟是污水处理系统教学科研、工艺评估、运行优化和自动控制的重要工具,在污水处理厂中得到了广泛应用.利用过程数据对ASM2d模型进行校正,并分析评估了校正模型在多模式厌氧/缺氧/好氧(AAO)工艺3个模式15个工况下稳态模拟及AO模式下动态模拟的可靠性.15个工况的稳态模拟表明,校正模型能准确模拟污泥浓度和出水水质;在AO模式的动态模拟中,模拟曲线与出水水质以及污泥浓度的变化趋势相一致,模拟结果具有较高的准确度.     

Direct numerical simulation of the motion of circular pollutant particles in Newtonian fluid

An improved implementation of distributed multiplier/fictitious domain method is presented for the direct numerical simulation of particulate flow. The key improvement is to replace a finite-element triangulation for the velocity and a “twice-coarser“ triangulation for the pressure with a rectangular discretization for the velocity and pressure. For code validation, the sedimentation of a single particle in a twodimensional channel was simulated. The results showed that the simulation is independent of the mesh size as well as the time step. The comparison between experimental data and this simulation showed that our code can give a more accurate simulation on the motion of particlesthan previous DLM code. The code was then applied to simulate the sedimentation of 600 particles in a rectangular box. The falling course ispresented and discussed. At the same time, this simulation also demonstrates that the method presented in this paper can be used for solving the initial problems involving a lager number of particles exaclly with computing durations kept at acceptable levels.     

火工品温湿度双应力加速寿命试验方法研究

目的 获取火工品温湿度加速系数,建立温湿度双因素加速寿命试验方法。方法 通过设计3种火工品不同温湿度加速条件下的加速寿命试验,定期取样进行性能测试,利用获取的性能数据和选定的温湿度加速模型,计算3种火工品的温湿度加速系数和湿度项反应速率常数,确定温湿度加速模型公式。结果 获取了3种火工品的温湿度加速系数和湿度项模型参数,初步建立了火工品温湿度双因素加速寿命试验方法,并对下一步研究方向进行了展望。结论 建立的火工品温湿度双因素加速寿命试验方法可由高温高湿加速试验时间外推常温常湿贮存时间,适用于自身密封性差或密封失效,且贮存环境湿度大的火工品的寿命预测。     

横向风对油池火烧试验的影响

以模拟包装容器的油池火烧试验为例,利用FLUENT计算流体动力学模拟软件,对不同风速条件下直径为3 m的煤油池火灾进行三维定常模拟,获得了风速大小与火焰倾角和火焰锋面的变化关系,并拟合出了火焰倾角随风速变化的简化公式;分析了横向风对包装容器周围火焰热辐射通量分布产生的影响,验证了风速低于2 m/s对包装容器火烧试验不会产生较大影响的结论,对包装容器耐火特性试验的开展具有实际指导意义。     

高、中频混响声场噪声治理技术的研究及应用

我国目前纺织厂织造车间的噪声级均较高。应用吸声降噪原理 ,通过模拟、中试和二项试点三步的实践证明 ,采用在厂房建筑上架设大面积“强吸声吊顶”技术的方法 ,能使织造车间的噪声降低 4～ 6dB(A) ,收到较好的降噪效果。     

废气生物过滤填料层湿分迁移的数值模拟

填料层湿分是生物法处理废气性能的一个主要影响因素,填料层湿分迁移的研究将为废气生物过滤系统工业放大装置的设计和运行提供依据.参考多孔介质体积平均模型和三参数模型,以流体质量和能量守恒方程为基础,建立了废气生物过滤填料层湿分迁移的数学模型,采用Galerkin有限元法,对模型进行了数值计算,并与实验数据进行了比较.结果表明,模型计算值与实测点湿度值吻合较好.气流特性与填料层湿分迁移的数值模拟显示,随着进气气速增大、相对湿度减小、进气浓度增加、温度升高,填料层的含湿量下降,且它们对湿分迁移的相对影响程度依次为:气速＞温度＞进气浓度＞相对湿度.填料层湿分迁移速率与气速呈对数关系,与温度、进气浓度呈指数关系,与相对湿度呈负乘幂关系.