基于CFD的污泥脱水机房恶臭扩散分布规律研究

污泥脱水机房是污水处理厂恶臭污染最严重的处理单元之一，其恶臭污染危害工作人员和周边居民身体健康。为研究脱水机房恶臭扩散分布规律，运用计算流体动力学（computational fluid dynamics, CFD）理论并采用其商用软件FLUENT对脱水机房主要恶臭污染物之一的硫化氢扩散分布进行数值模拟。案例研究了3种典型情景下的硫化氢扩散分布。结果表明，不同通风条件对脱水机房硫化氢扩散分布影响较大。在进行脱水机房设计时，应将脱水机布置于夏季最多风向的下方向，并靠近排风口，使恶臭污染物在最短的路径上排除出去，还应考虑机房其他布置，使工作人员经常接触和经过的地方位于低浓度区。     

内循环厌氧反应器多相流流场的三维数值分析简

利用数值模拟的方法，引入欧拉双流体多相流模型及标准k-ε紊流模型，模拟计算内循环厌氧反应器的三相流三维流场，并通过改变污泥颗粒密度及进水流量，针对固相流速及固含率的变化情况，分析条件的改变对流场的影响。研究结果表明，应用数值模拟方法可以获得内循环厌氧反应器内的流场特征；污泥颗粒密度及进水流量的改变对于反应器内污泥颗粒的流速及分布的均匀性有较为明显的影响。模拟结果对反应器的应用及优化设计具有一定的参考价值。     

SMBR内气液两相流三维CFD模拟

应用CFD软件Fluent对浸没式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)内气液两相流进行数值模拟研究,重点考查曝气系统的改变对气液两相流态的影响,并结合PIV实验验证模拟结果,从而为反应器的优化设计及膜污染的控制提供理论依据。模拟结果表明,SMBR内曝气强化了气液两相紊动,膜表面液相速度沿反应器高度增加且形成循环流动,有利于膜面污染物的脱落;反应器内气含率分布不均匀,出现死区,不利于微生物的生长;经实验验证,模拟结果吻合良好。     

黄河下游堤防保护范围的研究

历史上，黄河山东段曾多次泛滥，为了解定黄河下游堤防的保护范围及保护范围内的洪水风险，本文利用二维不规则网格非恒定流洪水仿真模型，研究了黄河下游山东段堤防的保护范围，该研究对于黄河下游堤防建设及两岸地区的防洪灾害具有重要的指导意义。     

负压防护急救车车厢内生物污染物运动扩散的数值模拟与试验验证

为掌握负压防护急救车车厢内生物污染物的分布情况,运用计算流体动力学(CFD)方法和拉格朗日颗粒随机轨道模型,对该车车厢内生物污染物的运动扩散进行数值模拟;并通过试验对比研究车厢内污染物浓度场的分布状态,试验与模拟的结果基本一致。同时表明:该随机轨道模型较好地反映生物污染物运动扩散的时空分布特点;负压防护急救车车厢内污染物浓度较高,医护人员应穿戴有效的个人防护器材。     

某装药弹振动特性的安全分析

为分析某装药弹的振动特性,并为该弹提供必要的力学数据,建立某装药弹模态方程。采用ANSYS软件对该弹振动特性进行了数值模拟,利用Block Lanczos法求解,得到前10阶振动固有频率和振型。分析结果表明:低阶频率主要以摆动和转动为主,高阶频率主要以弯曲扭动为主,低阶频率对该弹的影响比较小,高阶频率对该弹的影响比较大,尤其是7～10阶频率,该弹的主振频率为1053.8 Hz,为该弹的优化设计提供科学依据,在加工、储存、运输和使用条件下应低于该频率;为验证该方法可信度,采用某小型装药弹进行了实验验证,实验结果和仿真结果偏差小于1%;同时证明该有限元数值分析的方法是经济可靠的。     

弯道明渠内危化品泄漏扩散的数值模拟

自由水面流动和危化品水体迁移扩散过程属有界性问题,利用两相流理论建立三维瞬态VOF动力学模型,在其基础上提出危化品水体迁移扩散的浓度压缩性微分方程,有限容积法离散方程,高分辨率Gamma离散格式适用于解决有界性问题,用Gamma格式离散VOF和危化品迁移扩散方程的对流项。对Chang实验的弯曲水槽的流动及危化品扩散进行数值模拟,模拟结果与实验结果较吻合。笔者建立的数学模型能准确地模拟水流三维特性突出的弯道水槽的流场和危化品水体迁移扩散过程。     

大型社会活动安全风险评估指标研究

在对大型社会活动特点及其活动增长趋势分析的基础上,通过对大型社会活动典型伤亡事故的统计,将事故发生直接原因归纳为突发自然灾害、设备设施故障、管控措施失误、疏散设施不符合要求、人为事件和其他因素6类;根据风险管理理论,针对大型社会活动安全风险,从人-机-环-管安全系统工程的观点出发,以准确反映大型社会活动的本质特征和事故预防与控制为目标、尽可能量化为原则,提出具有4个一级指标、9个二级指标和24个三级指标的大型社会活动安全风险评估指标体系和评估依据,并对周边环境、人群密度、疏散速度及人群状况指标进行量化分级。     

尾矿坝溃坝模型研究及应用

根据多个大坝的实际溃决资料,提出尾矿坝溃坝的数学模型,该模型考虑尾矿的物理力学性质及其在流动中的变形,适合溃坝砂流下泄流量变幅大的特点。并就尾矿坝溃坝后泥石流对坝下游的影响提出预测的方法,该方法确定了泄砂总量、溃坝口平均宽度、坝址最大砂流量、坝址流量过程线等溃坝的重要参数。最后利用数学模型对某尾矿库溃坝砂流进行了预测,并指出该坝下游人员的撤离高程,为防灾减灾以及保护人民生命财产安全等起到了积极作用。     

Investigation of head injuries by reconstructions of real-world vehicle-versus-adult-pedestrian accidents

A sizeable proportion of adult pedestrians involved in vehicle-versus-pedestrian accidents suffer head injuries, some of which can lead to lifelong disability or even death. To understand head injury mechanisms, in-depth accident analyses and accident reconstructions were conducted. A total of 120 adult pedestrian accident cases from the GIDAS (German in-depth accident study) database were analyzed, from which 10 were selected for reconstruction. Accident reconstructions initially were performed using multi-body system (MBS) pedestrian and car models, so as to calculate head impact conditions, like head impact velocity, head position and head orientation. These impact conditions then were used to set the initial conditions in a simulation of a head striking a windshield, using finite element (FE) head and windshield models. The intracranial pressure and stress distributions of the FE head model were calculated and correlated with injury outcomes. Accident analysis revealed that the windshield and its surrounding frames were the main sources of head injury for adult pedestrians. Reconstruction results indicated that coup/contrecoup pressure, Von Mises and shear stress were important physical parameters to estimate brain injury risks.