基于人工神经网络的气体泄爆最大超压预测研究

为解决传统经验公式在预测气体泄爆中最大超压出现时的较大偏差或过于保守的问题，提出使用人工神经网络预测气体泄爆最大超压。基于124组实验数据，采用BP与RBF神经网络，通过优化算法计算与迭代循环对泄爆样本中的影响因素进行降维与选择，并确定2类神经网络本身在学习与计算气体泄爆样本时的相关参数。结果表明:PCA（主成分分析法）在当前样本条件下的降维效果较差，而通过迭代对比确认气体泄爆样本中的5类特征全部保留时神经网络的训练模拟效果最好；通过对124组实验数据进行随机挑选训练集与测试集的训练模拟结果发现，神经网络对气体泄爆中最大超压的预测效果较好；通过对比Molkov提出的和经Fakandu等改进的NFPA 68经验公式以及2类神经网络的预测结果表明，神经网络相比于传统气体泄爆经验公式具有明显优势。     

隧道竖井外流场模拟及风塔外型结构优化研究

为提高长大隧道施工及运营通风过程中竖井通风效率，实现隧道节能通风。依托实际隧道工程，基于Fluent软件，选用RNG k-ε湍流模型，对无竖井风塔、圆柱风塔、矩形风塔和凸台状风塔4种结构、不同环境风速工况下的流场进行数值模拟，并对模拟结果进行交叉比对分析，提出最优化的竖井风塔结构形式。研究结果表明:采用风塔结构竖井出流量要远大于无风塔结构竖井出流量；对于不同竖井风塔外型结构，竖井出流量与环境风速关系呈多项式函数；当倾斜角为45°、圆心角为90°时，凸台结构对应竖井出流量最大，且受环境风影响波动较小，通风稳定性较好。建议竖井出口结构选用矩形或凸台状，实现对环境风的高效利用，提高竖井通风效率。     

热力耦合作用对桩及桩间土拱效应的影响研究*

为研究负温对桩侧应力及桩间土拱效应的影响，通过FLAC3D软件模拟热力耦合作用下新型排桩冻结法中桩间土拱效应的变化及温度效应下的桩间距，并根据巴霍尔金单排管冻结稳态温度场解析解，建立冻结壁平均温度区域解。研究结果表明:桩土接触面的应力分量τxy近似线性变化，应力分量σx近似均匀分布，温度降低对应力分量τxy的分布影响较小，但对应力分量σx的影响较大；负温使桩间距发生变化，且整体平均应力的分布也更加均匀化；通过与巴霍尔金解析解对比，证明单排管冻结温度场模型的可行性，在此基础上建立的单排管冻结壁平均温度区域解，其与数值模拟结果相差不超过1 ℃，计算误差满足工程要求；随着冻结时间的增加，单排管冻结壁温度场呈抛物线形式降低。     

矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素，利用COMSOL软件对火区进行数值模拟，建立巷道三维模型，得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件，分析火风压作用下，火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律，得出不同因素与临界风速的关系，为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时，巷道入口风速越低，火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部，随着风速增大，向巷道下部蔓延；风速较低时，在火区火风压的作用下，会产生烟流逆退现象，随着风速的增大，逆流层长度和厚度随之减小；巷道入口通风条件不变时，火区温度越高越容易产生烟流的逆退，影响范围越大；巷道高度越高、上行风坡度越小，越易发生逆退现象；不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系，其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象，影响范围较大；火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。     

Dynamic pressure induced by a methane–air explosion in a coal mine

The hazardous effect of dynamic pressure and strong gas flows induced by a methane–air mixture explosion in underground coal mines is studied. The dynamic pressure effect of a methane–air explosion was analyzed by numerical simulation, in a duct and tunnel. Compared to the overpressure generated by an explosion that can act on a body, the dynamic pressure caused by the high-speed flow of the gaseous combustion products can cause serious damage as well. At the structural opening of a coal mine, the destruction caused by the dynamic pressure induced by a methane–air explosion is more serious than the overpressure. For a tube or tunnel partially filled by a methane–air mixture, the dynamic pressure is lower than the overpressure in the region occupied by the flammable mixture. Beyond the premixed region, the dynamic pressure is of the same order of magnitude as the overpressure.     

某典型化工污染场地土壤修复方案研究

以典型化工污染场地为研究对象,构建适合该场地的修复技术筛选体系,筛选最佳修复方法。根据特征污染筛选结果、场地修复目标及业主需求等因素,通过室内模拟实验、施工现场微调等方法,确定污染场地最优修复方案。结果表明,作为Cd、苯并[a]芘复合污染场地,根据筛选体系结合Topsis法进行评估,确定场地修复技术为异位化学淋洗。运用响应曲面法,采用BoxBehnken设计多因素实验进行室内模拟,确定最佳修复条件。采用0.6mol/L柠檬酸与20g/Lβ-环糊精进行复配的淋洗剂,在pH=3.0、淋洗温度35.00℃、液固比(淋洗剂与土壤的体积质量比)6.00mL/g、搅拌强度320.00r/min下,淋洗4次,每次淋洗3.4h,对某化工污染场地进行修复,修复后土壤中Cd、苯并[a]芘的去除量分别为69.88、39.20mg/kg,去除率分别达80.14%、70.50%,达到预期修复目标。     

曝气条件对浸没式膜生物反应器内流场的影响

为深入研究流场动力学特性对浸没式膜生物反应器系统内膜面污染的控制,应用fluent软件对浸没式膜生物反应器内气液两相流动进行了三维数值模拟研究。采用标准k-ε湍流模型和欧拉多相流模型,考察了改变曝气条件对膜面气液速度场及气含率分布的影响。模拟结果表明,在相同曝气强度下,1 mm曝气孔径下膜面气液两相的速度增加较孔径2mm、3 mm的快;曝气孔径为1 mm时,膜面的液相速度随着曝气强度的增加逐渐增大;曝气孔径为1 mm时,曝气量为5.5m3/h所形成的漩涡区较大,膜面气含率值较高且分布较均匀,气液两相接触面积较大,膜面冲刷效果较好;模拟观察到反应器底部靠近壁面局部气含率较低,不利于活性污泥中微生物的生长,需要进一步优化曝气和反应器结构。     

SCR脱硝系统烟道内流场优化

为了改善选择性催化还原法(SCR)催化剂上游烟气的流场、温度场和浓度场分布,基于CFD仿真分析技术,建立了整个脱硝系统三维模型,并通过优化导流板及整流格栅,使得速度标准偏差、浓度标准偏差、温度偏差、速度偏转角以及压降等性能指标都满足设计要求,在满足脱硝效率和氨逃逸率前提下,大大降低了烟气对催化剂层的冲刷,保证催化剂的使用寿命。最后,为了合理布置吹灰器,对优化结构下粉尘颗粒在烟道内的运动情况进行了仿真分析研究,为设计提供了依据。     

非饱和土壤渗透系数空间不确定性对溶质运移的影响

包气带渗透系数的不确定性是影响非饱和带溶质运移的主要因素。应用贝叶斯方法对非饱和土壤渗透系数进行前处理,使用Monte-Carlo方法模拟其空间不确定性,并通过HYDRUS-1D模型对溶质运移进行数值模拟,研究包气带渗透系数的空间不确定性对溶质运移的影响。结果表明,由于包气带渗透性的不确定性使得溶质浓度分布呈现明显的不确定性,包气带内不同点的浓度值相差很大。与忽略包气带土性参数空间不确定性的模拟结果相对比,考虑包气带渗透系数不确定性的模拟结果与实际情况更加接近,更具合理性和科学性。同时,根据模拟结果,对实际工作中进行地下水数值模拟时溶质初始浓度输入值的确定提出相应建议。     

Performance-based earthquake evaluation of a full-scale petrochemical piping system

Assessment of seismic vulnerability of industrial petrochemical and oil & gas piping systems can be performed, beyond analytical tools, through experimental testing as well. Along this line, this paper describes an experimental test campaign carried out on a full-scale piping system in order to assess its seismic behaviour. In particular, a typical industrial piping system, containing several critical components, such as elbows, a bolted flange joint and a Tee joint, was tested under different levels of realistic earthquake loading. They corresponded to serviceability and ultimate limit states for support structures as suggested by modern performance-based earthquake engineering standards. The so called hybrid simulation techniques namely, pseudo-dynamic and real time testing with dynamic substructuring, were adopted to perform seismic tests. Experimental results displayed a favourable performance of the piping system and its components; they remained below their yielding, allowable stress and allowable strain limits without any leakage even at the Near Collapse Limit State condition for the support structure. Moreover, the favourable comparison between experimental and numerical results, proved the validity of the proposed hybrid techniques alternative to shaking table tests.