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。     

海面动力学粗糙度参数化方案对近海风资源评估结果的影响

采用数值模拟手段可以获取风能资源开发利用高度处资源量的区域分布状况,海面的动力学特性对近海面风速的数值模拟结果影响较大,论文采用WRF模式来研究不同海面动力学粗糙度参数化方案对近海及沿海地区风能资源的数值模拟评估结果影响以及方案的适用性.采用不考虑粗糙度变化(P_0)、WRF模式中参数化公式系数为定值的方案(P_WRF)、Yelland和Taylor 的分风速对参数化系数进行取值的方案(P_YT)对杭州湾近海及沿海地区风场进行模拟研究.通过与观测资料的对比分析可以得出以下结论:通过参数化方法改变海面动力学粗糙度可以改进近海和沿海地区风速的模拟效果,且P_YT 方案的模拟效果要优于P_WRF方案;当观测点为海风时,考虑粗糙度变化方案的风速模拟结果改进更加明显;观测点风速低于约8 m/s 时,所有方案模拟结果的相对误差均随风速增加而降低,P_YT 方案的模拟误差最小,P_0 的误差最大;而当风速大于8 m/s 时,相对误差会随风速的增加而增加,P_YT方案模拟误差最大,P_0 方案误差最小.三种方案模拟风能资源差异主要体现在陆地沿海和近海区域,离海岸线较远的陆上地区模拟结果相差不大,在沿海和近海区域方案P_WRF平均风速模拟结果比方案P_YT的偏高约为0.5 m/s,平均风功率密度偏高约为50 W/m².     

不同产气量时井喷失控喷射火模拟仿真研究

运用计算流体动力学软件CFX对不同产气量时井喷失控喷射火进行了模拟仿真研究,得出在相同风速下随产气量的增大,喷射火垂直喷射高度和横向喷射距离增大,但弯曲程度减弱,同时火焰面变宽;预测相同风速不同产气量时的井喷喷射火伤害范围,分析得出随产气量的增加,致死区、重伤区、轻伤区的伤害半径变化较小,而危险区伤害半径呈线性增大趋势.此外,通过对实例的模拟分析,验证了模拟的可靠性.     

隧道口紧急救援站主洞与平导隧道协同送风方案研究

以某隧道口紧急救援站为实际工程背景,提出一种适用于隧道口紧急救援站的隧道主洞与平导隧道协同送风方案,利用FDS数值模拟软件对隧道主洞和平导隧道不同协同送风条件下隧道主洞洞口处和平导隧道内横通道各防护门处防烟风速的变化规律进行数值模拟研究,并确定了隧道主洞与平导隧道协同送风的最优防烟通风方案。结果表明：随着距平导隧道洞口的距离由160 m减小至20 m,横通道各防护门处防烟有效风量之和与射流风机送风量的比例由1.85增大至2.21;当平导隧道内射流风机集中送风量大于或等于29.9 m³/s,射流风机距邻近横通道的距离大于或等于140 m时,6处疏散通道防护门处防烟风速均大于2 m/s;确定了射流风机距邻近横通道的距离为140 m、平导隧道内射流风机送风量为29.9 m³/s、隧道主洞送风风速为2 m/s是隧道主洞与平导隧道协同送风的最优防烟通风方案。     

液化天然气罐车泄漏原因分析及事故后果模拟

收集和整理了2006年1月至2016年6月间81起液化天然气罐车事故案例,并针对交通事故后经常发生泄漏事故进行了原因分析及后果分析。以广东省某高速公路上发生液化天然气罐车泄漏为例,运用ALOHA软件对泄漏后引发的喷射火、蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸3种事故后果进行模拟,定量得出事故危害范围,并利用Google Earth进行可视化。同时,模拟了不同风速条件下对3种事故后果危害距离的影响情况,结果表明:当风速处在1.5~2.5 m/s时,风速的增大会使喷射火、蒸气云爆炸事故危害距离逐步增大;但风力的大小不会影响到沸腾液体扩展蒸气爆炸所形成的热辐射伤害区域。     

表面覆膜多层复合纤维滤料过滤性能的数值研究

根据Matlab软件和数值计算前处理软件Gambit中的Journal文件建立了多层复合纤维滤料模型,利用计算流体动力学(CFD)技术对沿气流方向具有不同纤维填充密度及直径分布的滤料内部的气-固两相流动特性进行了数值研究,计算了不同运行条件下滤料的压力损失及过滤效率,并将数值计算值和经典模型及实验关联式的计算值进行了比较.结果表明,压力损失的数值计算预测值和实验关联式计算值吻合较好,误差在2%以内.随着迎面风速的增加,压力损失呈线性增加.相对于填充密度,纤维直径对压力损失和过滤效率的影响更显著.不同结构滤料过滤效率的数值计算结果和理论模型的计算值变化趋势基本一致.不同迎面风速下,过滤效率都是先减小后增大,对于颗粒直径dp≤0.05μm的颗粒,随着风速的增大,过滤效率减小;对于dp≥0.5μm的颗粒,过滤效率变化趋势正好相反.迎面风速不同,过滤效率最低点出现的位置也不同.对于小颗粒,风速越小,扩散作用起主导作用;而对于大颗粒,风速越大,惯性作用越明显.过滤效率最低点出现在扩散作用逐渐弱化,惯性作用刚刚开始加强的区域.多层复合滤料在结构上采用纤维直径逐层加大的梯次结构时,能够获得较高的过滤效率.而在多层复合滤料表面覆膜后过滤效率平均增加约13%.     

天然气长输管道喷射火事故影响因素模拟分析

利用PHAST软件对天然气长输管道运行压力、泄漏面积、管径、泄漏方向以及风速等因素对喷射火事故的影响进行了定量模拟分析,结果表明:随着运行压力、泄漏面积、管径和风速的增大,伤害半径也随之增大;而随着泄漏方向的扩大,伤害半径则随之减小。     

基于CFX的H2S气体室内扩散安全研究

基于ANSYS CFX,模拟H2室内扩散,与在相同条件下的国外实验数据进行对比研究,验证了模型的可靠性;使用相同模型进行H2S室内扩散模拟,得出风速为1.5,3m/s时硫化氢浓度分布与距离的变化规律,以及风速为1.5,3,5 m/s时室内逃生时间,从而对应急预案和安全规划提供参考.     

新型脱硫废水雾化喷嘴流场特性的数值研究

为有效提高烟气处理脱硫废水的雾化效果,减少雾化液滴在烟道中蒸发时间,本研究建立了新型的脱硫废水雾化喷嘴数值计算模型,根据连续介质理论和气液两相的相互作用,对雾化喷嘴内部的气液两相流流动特性和雾化特性进行了数值研究。研究结果表明:数值模拟结果可以较好地反映喷嘴的工作性能特性,本雾化喷嘴可以较大范围的适应脱硫废水变化量的要求同时保证稳定的喷嘴出口液滴雾化要求,建议风道风速在最佳组合状态下,脱硫废水进口速度选取为6 m/s,为进一步提高喷嘴的工作性能打下基础。     

超临界非纯CO2输送管道区域人类健康风险评估的QRA概率模型及应用

研究了超临界非纯CO₂热力学参数特征,对非纯CO₂泄漏过程中的动态物理参数进行了解析,应用流体数值模拟分析了不同情况下（风速及泄漏孔径）CO₂扩散规律。将风速v、距离x、泄漏孔径类型及逻辑函数L_v概率分布特征与数值模拟相关结果应用于QRA定量风险评估模型。结合轻微伤害、不可逆伤害与致死3种危害等级对应浓度阈值4%、10%及25%,对超临界非纯CO₂输送管道区域个体3种类型健康风险（HR₁、HR₂、HR₃）进行定量化评估。结果表明:在大孔径泄漏情景下,距离泄漏点200 m范围内个体致死风险,高于可容忍健康风险水平（10-5）,200~350 m内个体致死风险高于可接受健康风险水平（10-6）,个体轻微伤害风险直至距离1850 m才降低至可接受健康风险水平。研究结果可应用于CCUS超临界输送管道路线和设计早期阶段,为探索减轻人群健康风险替代方案提供定量化数据参考。     

环渤海区域风能资源WRF同化模拟及特征分析

利用WRF模式及其3DVAR同化模块,结合环渤海区域风能资源观测网测风塔观测数据,设计并构建了多种3DVAR 同化方案,用来提高环渤海区域风能资源数值模拟初始场质量。以2010 年4 月12 日至13 日一次大风过程为研究对象,利用该同化方案进行了一系列WRF数值模拟对比试验。选择较优的3DVAR同化方案对环渤海区域70 m高度风能资源进行了2009 年6 月1 日至2010 年5 月31 日一整年的数值模拟。模拟结果表明,较优的3DVAR同化方案能有效地改进区域风能资源数值模拟初始场质量,主要体现在模拟值与实测值更为接近,模拟效果得到显著改善。环渤海区域70 m高度年平均风速和年平均风功率密度呈现出南小北大的分布特征,渤海中部和北部风能较大,沿垂直于海岸线向内陆方向,风能参数急剧减小。     

湖北省风能资源的高分辨率数值模拟试验

利用边界层模式CALMET耦合中尺度模式MM5对湖北省的风能资源分布特征进行数值模拟,得到水平分辨率1 km、 垂直高度10~150 m覆盖全省的风能资源分布。通过与测风塔对比发现,模式对九宫山7月、 11月的逐时有效风速的模拟相关系数分别为0.59、 0.57;受下垫面复杂地形的影响,10 m高度上的误差最大,50 m高度的模拟效果好于其他高度。70 m高度上数值模拟风速年均误差为7.21%,逐月平均风速误差范围在6.62%~7.30%之间。全省风能资源的总体分布特征是:中东部大于西部,西部的等值线相对凌乱且密集,冬、 春季风速、 风功率大于秋季,西部地区为风资源较贫乏地区。数值模拟结果虽然存在一定的误差,但模拟得到的风能资源分布趋势是符合本地区气候和地形特征变化规律的,可以作为制定区域风电发展规划的科学依据。在进行风电场选址时,对于误差大于平均水平的地区需要多布设测风塔。     

基于NLMSFD模式对风速分布规律的数值模拟——以山东威海风电场为例

针对风电场建设要求,论文利用非线性高分辨率数值模式NLMSFD尝试对山东荣成地区风资源进行评估。在试验区域内,分别选取两座测风塔不同高度上1年的月平均风速观测资料作为驱动值,利用模式对试验区的风速分布进行了模拟试验,获取了试验区100 m×100 m分辨率条件下风速一年四季的空间分布信息,并将模拟值与实测值对比,分析了模式在试验区地形及粗糙度条件下的模拟精度,评价了NLMSFD模式的可适用性。结果表明,模式的模拟结果基本能反映出月平均风速的时空变化规律,但两塔位置处模拟值与观测值的相对误差随高度和季节变化有所不同。从季节上看,模式的模拟结果在冬季较好,夏季误差稍大,春、秋次之;从高度上看,除10 m高度外,其它高度层的相对误差大多在10%以内。利用不同位置的观测资料驱动模式,模拟结果的精度也受影响。如利用远离海岸边的观测资料驱动模式要比近海观测资料驱动模式所得的模拟结果好;同时对于近海的测风塔,采用距地面位置较高的观测资料作为驱动值要比采用10 m高度的资料驱动模式的模拟精度好。这些结果说明NLMSFD模式在精细化风资源评估及风电场选址中具有一定的参考应用价值。     

结合卫星遥感技术的太湖蓝藻水华形成风场特征

为进一步了解太湖蓝藻水华形成和分布与近地面风场的关系,利用太湖湖面及周边地区2003~2013年气象与卫星观测数据分析、并应用WRF3.5.1数值模型模拟,发现太湖蓝藻水华主要出现在卫星观测时刻前6h平均风速为0.5~3.4 m/s的区间,占比达94.7%;蓝藻水华面积总体上随风速增大而减小,大范围蓝藻水华主要出现在前6h平均风速≤2 m/s的情形下,占比达89%;风向则主要影响蓝藻水华在太湖的空间分布格局.结果表明局地风场对于太湖蓝藻水华的形成、输移和分布具有重要作用.     

风浪对太湖水体中胶体态营养盐和浮游植物的影响

为了解不同风浪条件下太湖水中胶体态营养盐和浮游植物含量的特征, 选择不同风速情况进行现场观测和采样, 用切向流超滤法获取胶体, 测定胶体态有机碳、氮、磷及其他形态营养盐含量. 同时收集浮游植物样品, 测定其密度和生物量. 结果表明, 在风速小于4m/s时胶体氮(CN)和胶体磷(CP)含量随风速变大而升高, 而在风速大于4 m/s时其含量不再升高, 甚至略有降低; 叶绿素a(Chl-a)、浮游植物密度、蓝藻密度和蓝藻生物量均在风速小于4m/s时随风速增大而升高, 在风速大于4 m/s时随风速增大而降低, 说明小风浪有利于蓝藻生长或漂浮, 而大风浪对其生长或漂浮不利. CN和CP含量与浮游藻类含量呈显著正相关, 表明在藻类生长旺盛的夏季, 太湖水中胶体氮、磷的主要来源为藻类产物.     

影响红沿河核电厂区热带气旋特征及最大强度估算

红沿河核电厂区位于我国北方海域的辽东湾东海岸,经常受到北上热带气旋的侵袭和影响。观测和统计表明,在辽宁登陆的热带气旋,强度能够达到台风,不容忽略。影响红沿河的热带气旋基本出现在7、8月份,以进入渤海后向西北移动和穿越山东半岛向北在辽东半岛登陆的两类热带气旋对红沿河区域影响最大,建国56年来最强的热带气旋在红沿河附近区域造成的最大风速达到25～33m/s,极大风速达40m/s以上。使用概率论方法和梯度风公式估算红沿河核电厂区可能最大热带气旋的强度参数,得到:百年一遇的可能最低气压估值为961 hPa,最大风速为35.4m/s,极大风速为46.0m/s;千年一遇的可能最低气压估值为939 hPa,最大风速为42.2m/s,极大风速为54.9m/s。     

宜昌地区中低空风速变化特征分析

利用宜昌1958—2013年逐日探空风资料,通过趋势系数、滑动t检验和小波分析等方法,分析宜昌中低空规定高度平均风速的时间变化,并和同期地面风速变化进行对比。结果表明：1）500和1 000 m高度月平均风速变化均呈双峰曲线,1 500和2 000 m月平均风速变化趋势较为一致,3 000 m月平均风速波动较大。2）从季节分布来看,500~2 000 m平均风速均为春季最大,3 000 m平均风速冬季最大;不同高度层季平均风速随高度上升增幅不同。3）500 m年和四季平均风速的年际变化最剧烈;500~2 000 m,年平均风速的离差系数随高度上升明显减小。4）1971—2013年,宜昌地面10、 500、 2 000、 3 000 m年平均风速显著减小;1 000和1 500 m年平均风速略有增大但未通过显著性检验。5）宜昌中低空平均风速主要经历了20世纪80年代由下降到上升和90年代由上升到下降的突变;冬季平均风速的突变次数最多,夏季平均风速突变次数最少;各高度年、季平均风速的突变次数随高度上升而减少。6）各高度普遍存在8~14 a的较长周期和2~4 a的较短周期,其中较长周期主要出现在夏、秋季,较短周期主要出现在春、冬季。     

汽车环境风洞地面区域流场数值仿真

目的 探究汽车环境风洞地面区域流场规律,获取风洞边界层抽吸装置的最佳抽吸率和底盘测功机对风洞地面区域边界层厚度、风速、总压和静压的影响规律,并比较MRF法和旋转壁面法对底盘测功机转毂转动模拟的精度。方法 运用计算流体动力学方法对汽车环境风洞流场进行数值仿真计算。结果 边界层抽吸装置对应于喷口风速120 km/h时的最佳抽吸率为0.048。底盘测功机区域总压呈现下降趋势。相比于存在底盘测功机,汽车环境风洞无底盘测功机时,底盘测功机区域内相同位置的边界层厚度会增加1.28~ 12.22 mm。在前转毂的前侧、上侧、后侧和后转毂的上侧和后侧会有一个高风速区域,区域内风速比设定风速高1%~4%,与无底盘测功机相比,区域内静压值低0.32~46.02 Pa。在前后转毂前侧和后侧与地面相连接的凹部会有一个低风速区域,区域内风速比设定风速低1%~5%,与无底盘测功机相比,区域内静压值高0.08~49.34 Pa。底盘测功机转毂的转动会使附近区域的地面边界层厚度变大。在前转毂前侧,采用旋转壁面法进行模拟比MRF法地面边界层厚度增加近8 mm,而在其他位置,2种模拟方法对边界层厚度的模拟差别在1.5 mm以内。使用MRF法和旋转壁面法对底盘测功机区域风速和静压分布的模拟精度一致,而旋转壁面法对总压趋势的模拟更加准确。结论 底盘测功机会对地面区域一定范围内边界层厚度、风速、总压和静压产生影响,旋转壁面法比MRF法更适合底盘测功机区域地面边界层厚度、风速、总压和静压的模拟。