海上石油平台工艺区风环境模拟及韧性评估*

为研究不同风向下海上石油平台工艺区的风场特征和系统韧性,采用Fluent软件从8种不同风向角度对海上平台工艺区风环境进行三维数值模拟,分析研究高于工艺区地面1.5,3,4.5 m水平风场风速分布特征,确定微静风区和强风速区面积,并以微静风区域占比为指标评估系统抗灾韧性。研究结果表明:风速激增区出现在障碍物前缘或侧翼;风口顺延形成强风道,风速介于1.6～3.1 m/s之间;系统韧性与微静风区占比呈现负相关,在1.5 m高度风场处,E-90°风向时微静风区域面积占比约为69%,工艺系统韧性较弱,风险较大;NW-315°风向时微静风区域面积占比约为9.6%,工艺系统韧性较强,风险较小;随着风场高度增大,各个风向系统韧性均有所提高,W-270°风向时系统韧性升幅达12.1%,N-0°风向时系统韧性升幅达12.24%。研究结果可为海上石油平台逃生路线设计、火气监控设备布置及提高平台自身抗灾韧性方面提供指导依据。     

风与诱导气流协同影响半开放厂房扬尘的评估

半开放厂房卸料时,矿料下落的诱导气流引起的扬尘在自然风作用下扩散,增加了厂房周围粉尘治理的难度。现有研究尚未对矿料下落时诱导气流和自然风共同作用扬尘扩散的影响进行定量分析。研究采用RNG k-?模型建模探究在自然风作用下该类卸料时3种无量纲诱导流速对污染物扩散的影响。采用的模型及数值方法通过模拟结果与风洞试验结果对比吻合较好。结果表明卸料过程中不同诱导风速对半开放厂房背风面风速场影响不明显,但对背风面污染物浓度分布影响显著。特别在无量纲诱导流速高于0.4时,气流从料坑流向室外的区域接近一半,卸料侧的涡流区域扩大且在无量纲高度z/H为0.16处污染物浓度达到峰值。研究结果为工业园区半开放厂房卸料扬尘治理提供技术参考。     

地铁同站台高架换乘车站火灾全尺寸实验研究-(4)设备区火灾

为了研究地铁同站台高架换乘车站的设备区火灾,在某同站台高架换乘车站的设备区开展现场火灾实验,对设备区走廊顶棚烟气温度、烟气沉降作用和危险高度烟气温度变化情况进行分析。研究结果表明:设备区火灾烟气扩散过程受火源位置、外界自然风压、安全出口分布和开启情况的影响较大。安全出口均开启时,自然风下风向的烟气蓄积作用较为明显,顶棚烟气温度较高,火灾危险性较大;火灾过程中,设备区大部分走廊区域均能形成稳定的烟气分层,烟气层高度为2.4~2.8 m,自然通风条件下大部分区域烟气沉降最低高度在1.5 m以下,部分区域可降至地面高度,开启排烟风机后升高至1 m以上;设备区走廊区域起火时,在0.125 MW的火灾规模下,烟气扩散区域危险高度处的最高温度达到45℃;设备房间内起火时,在0.06 MW的火灾规模下,经过填充和沉降过程,扩散至走廊区域的烟气温度较低,危险高度处的烟气最高温度为32℃,火灾危险性较低。在含多个走廊和房间的设备区火灾防排烟设计中,应考虑起火位置和不同季节自然风对疏散路径火灾危险性的影响。     

攀钢炼铁厂矿槽的除尘

炼铁矿槽的除尘多年来就是一个想解决而又难以解决的老大难问题,尤其在旧有高炉矿槽上增建除尘器设施更是难困.为尽快解决烧结矿、焦炭、杂矿等原、燃料在运输、卸料、给料、称量、上料时产生的有害粉尘对操作环境的影响,通过调查研究.设计了除尘系统并采用了较先进的电控脉冲布袋除尘器,投产后达到国家允许排放标准以下.     

煤矿水平巷道火区瓦斯爆炸易爆区域判定研究

为解决高瓦斯易自燃煤层火区封闭与启封时常发生瓦斯爆炸的问题,通过试验分析得出瓦斯爆炸界限影响因素,并采用COMSOL数值软件研究水平巷道火区气体分布规律,从中提取温度场与浓度场数据。根据试验数据,判定火区易爆点及易爆区域。结果表明:瓦斯爆炸界限随着温度的升高及CO的混入均扩大;注入N2与CO2后,失爆氧体积分数分别为13.4%和15.8%;火区封闭初期未形成易爆区域,随着火区封闭的进行,易爆点逐渐向爆炸三角形移动,当封闭至入口,风速为0.1 m/s时,易爆点移至三角形内部,火区形成易爆区域,其位于火源上风侧距火源点10.45 m处;温度对瓦斯爆炸界限影响较CO浓度影响大。     

风速梯度对海上可燃气云爆燃特性影响的数值模拟

针对海底输气管道和燃气运输船舶发生泄漏形成可燃气云的问题,基于k-ε湍流模型,并利用涡耗散模型,数值模拟6种风速梯度(1~11 m/s)下海上可燃气云的形成和爆燃过程,研究风速梯度对气云爆燃压力和温度特性的具体影响。结果表明:随着风速梯度的增加,稳定气云面积减小,爆燃最大压力降低,下风向低空区域的最高温度略有下降,火焰逐渐远离高空区域,直至完全停留在低空区域;在低空区域,风速梯度为1 m/s时无法形成大面积气云和持续高温,为3~11 m/s时将形成长时间、大范围的高温区。     

露天矿边坡残煤自燃温度场及燃深研究

为确定露天矿边坡内残煤发生自燃时内部温度分布及燃空区深度,以PFC3D作为模拟平台,借助其热力耦合模型,模拟了氧在裂隙中运动并与煤层反应且相互促进发展的过程,从而得到了边坡内温度场及燃空区发展深度;使用极小颗粒模拟氧气的流动及其与煤的反应,并通过FISH实现该过程。使用该模型模拟的结果表明,氧流通道的形成与煤层自燃是相互促进的,但燃空区的发展应该有一个最大深度。燃空区发展过中边坡内温场分布区域的变化可划分为3个阶段,分别是燃空区深度为60~70 m、70~120 m、120~170 m。海州露天矿边坡的残煤自燃的燃空区深度为165 m,与物探确定的150~200 m的距离相吻合。研究能估计燃空区的深度,从而为判断有残煤自燃情况下的边坡稳定性提供依据。     

我矿用于落砂机和混砂机的除尘系统

莱钢莱芜铁矿机修厂L128震动落砂机和S116B混砂机运转过程中产生大量粉尘。其中,震动落砂机工作时产生两股含尘气流;一是铸件在震动落砂机上落砂时形成的上升含尘气流,其范围为2.0m×1.5m;二是震动落砂机砂斗卸料时,在胶带运输机受料点处产生大量呈正压状态的含尘气流,沿胶     

高层建筑人货电梯卸料平台安全防护技术

一、安全防护方案选择: 根据JGJ59-99<建筑施工安全检查标准>,物料提升机与在建工程各层间应搭设卸料平台通道,卸料平台通道的安全直接影响物料提升机进出口处安全和以后通道处外装饰施工人员的安全.拟建工程某写字楼至屋面高86.3m,计28层.在工程西侧设有人货电梯一部(型号上海宝达SCD200型),高95m,在与拟建工程间搭设钢管卸料平台,作为人货进出通道及今后外墙装修架.卸料平台自成体系,不得与外架、人货电梯扶手立杆相连.平台层高同建筑物为第一层4.8m,第二层4.5m,其余为3m,现场平面布置如图1,平台立杆三跨纵距分别为1.8m、0.9m、1.8m,横距(宽度)1.05m.由于剪力墙和卸料平台处室内布置的原因,平台无法采用分段悬挑或分段卸荷方式施工,因此采用双立管加固安全防护方案.     

皮带机移动式除尘设施

石家庄市水泥厂立窑水泥生产工艺中的生料磨头仓上,因需将原料分仓储备,采用能够中间卸料的带电动卸料车的皮带输送系统。在运行中,由于卸料高度差而产生大量的粉尘,污染了作业环境。经测定现场粉尘浓度达300 mg/m~3,直接影响着工人的身体健康。但是由于卸料车是往复移动,向8个料仓内卸料,扬尘位置不固定,在30m皮带廊上有8个扬尘点,给除尘工作带来很大困难。据对全国同行业调查,在这种工艺的生产中尚未见到成功的收尘经验。因此我们设计制造了卸料车移动式除尘设施。经过一年的使用,效果明显。现介绍如下。一、工艺条件、工作原理及结构     

环境风作用下浅埋隧道自然排烟竖井组高度研究

为得到能适应不同环境风的最优自然排烟竖井组高度,采用Fluent软件研究了不同竖井高度(4～8 m)和环境风速(0～9 m/s)对自然排烟竖井组排烟效果的影响。结果表明：当竖井组高度H<6 m时,高温区域随竖井高度的增加而减小,竖井排烟效果随竖井高度的增加而增强;弱环境风的存在可以减小高温区域范围,增强竖井排烟效果。当竖井高度H>6 m时,高温区域随竖井高度的增加而增大,竖井排烟效果随环境风速的增加而增强。当竖井高度H=6 m时,综合排烟效果最好。     

高炉矿槽移动卸料车粉尘治理技术开发及应用

原宣钢1~#高炉矿槽料仓移动卸料小车作业时岗位粉尘浓度严重超标。为改善现场工作环境,在移动卸料车上选用车载滤筒型除尘设备进行粉尘治理,取得了较好的效果。     

基于CFD的大型储油罐区池火灾数值模拟*

为研究大型储油罐区池火灾温度、热辐射强度、流速、组分等燃烧特性参数在油罐外不同区域的变化规律,以10万m3原油储罐区为研究对象,构建罐区池火灾燃烧数学模型,运用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）技术进行数值模拟研究。结果表明:整个火场温度大致呈锥形分布,火焰温度最高可达1 500 K,纵向来看,底部温度较高,上部温度逐渐降低,径向来看,中心温度较高,周围温度逐渐降低;随着距罐壁以及距罐顶距离的不断增加,热辐射强度均呈现逐渐降低的趋势,最高热辐射强度为132 kW/m2;罐顶上方区域存在火焰卷吸现象,中心位置流速最大,最高可达56 m/s,罐底区域存在火焰贴壁现象;得到燃烧产物（CO和CO2）的体积分数分布,以CO体积分数为0.001作为判断依据,推断出火焰高度为120 m。研究结果可为今后此类火灾事故的防治提供理论支撑。     

长壁综采工作面覆岩采动变形破坏时空演化规律研究

回采工作面煤层被采出以后,上覆岩层产生离层、断裂、垮落等运动,形成的冒落带和裂隙带范围对煤矿安全生产影响极大.以顾桥煤矿1116(1)综采工作面为工程背景,采用数值模拟和井下电法测试技术,研究了淮南矿区11-2煤层开采时覆岩移动破坏的规律.结果表明:在垂直方向上,采空区上方覆岩破坏分区特征明显,由下而上依次为双拉应力破坏区、拉伸裂隙区、剪切破坏区和未破坏区域;冒落带最大高度11.5～14.5 m,裂隙带最大高度45～47.5 m;覆岩破坏最终形态类似于马鞍形,破坏在水平方向的范围要比开采区域大.     

基于FLACS的LNG船舶泄漏爆炸过程数值模拟研究

为研究大尺寸、全场景下LNG船舶卸货作业过程中的泄漏爆炸风险,构建某LNG接收站及其周边20.5 km2的区域场景模型,采用FLACS软件数值模拟LNG泄漏扩散、气云爆炸的演化过程.结果表明:LNG从卸料臂处以满输速率持续泄漏5 min,最大液池面积17 047 m2,最大汽化速率350 kg/m3,遇点火源发生气云爆...     

开放空间中自由下落粉尘随水平风流运移扩散的数值模拟

以核设施退役现场反铲挖掘机挖斗卸料过程中产生的粉尘流为研究对象,依据气固两相流理论,运用Fluent软件对粉尘流运移扩散规律进行了数值模拟,研究了多个基准风速下粉尘流的运移形态,并进行了对比分析。结果表明,特定的基准风速条件下,粉尘流会形成特定的运移形态,且当基准风速从1.5 m/s增大到4 m/s时,粉尘流下部两条质量浓度最大值区域会逐渐发生并拢并最终合并,这种变化的直接动力是粉尘流周围的总压差,粉尘扩散范围也会逐渐增大。     

走廊弯腰疏散行为试验研究

为研究走廊里人群弯腰疏散行为,组织45名学生进行6组不同初始密度疏散试验,通过录像分析得出不同密度时弯腰疏散基本图,将结果与行走及爬行疏散比较。试验结果表明:弯腰和行走疏散的速度分别是1.4 m/s和1.7 m/s,而爬行疏散速度为0.73 m/s;在密度小于0.5人/m2时,3种疏散方式的流动速度相当;在密度大于0.5人/m2时,3种移动方式速度有明显差异;得出弯腰疏散的速度频率分布图,速度均值为:女生1.02±0.16 m/s,男生1.09±0.2 m/s;在低速度区,女生占很大比重,男生在高速度区的频率较高。     

协同通风影响全断面隧道掘进机工作面岩尘分布规律研究

针对全断面掘进机施工过程中,产生大量岩尘影响施工人员工作环境的问题,采用理论分析、数值模拟与现场测定相结合的方法,以青岛地铁2号线全断面隧道掘进机工作面为对象,对协同通风影响全断面隧道掘进机工作面风流运移与岩尘污染分布规律进行研究。结果表明:在复合式通风模式和一定条件下,在隧道中段会形成由主通风与回风主导的耦合风场;当协同通风量(Qcv)从6 m3/s增大至12 m3/s时,产生的岩尘可控制在距掌子面77.2 m的范围内;当Qcv=8 m3/s时,岩尘最小扩散距离为44.7 m,工作区周围岩尘浓度约为30.1 mg/m3。     

CO2封存泄漏大气扩散规律及监测方案——以延长油田CO2-EOR工程为例

针对延长油田CO_2-EOR项目的潜在泄漏问题,根据当地气象环境条件,利用重气扩散模型研究了CO_2泄漏运移特征,并以此为依据,讨论了该工况条件下CO_2泄漏的大气监测方案。结果表明:CO_2喷射泄漏后先上升后下降,并沿着下风向运移;在研究区优势风速2.7 m/s条件下,喷射高度与最大CO_2体积分数点高度随泄漏速度增加而上升;CO_2顺风向运移距离大于侧风向运移距离,且泄漏的地表影响范围随泄漏速度增加呈近似线性增加;泄漏速度3 kg/s时开始出现危险区域,且大于该泄漏速率时,地表危险区面积随泄漏速度增加呈抛物线变化;监测点应位于距离泄漏源下风向50~80 m处,在监测高度0~4 m范围内,CO_2监测半宽相对稳定且较大,约为12 m,当监测高度大于4 m时,监测范围明显减小;考虑到监测点预警功能,认为研究区大气监测需要在潜在泄漏源的西北和正南方向50 m处、高度为0~4 m范围内各设置1个CO_2大气监测点,该监测方案可根据现场最大泄漏量预估值及监测预警要求,适当减小与潜在泄漏源的距离。     

复杂街区脏弹恐怖袭击下放射性物质扩散模拟

为研究复杂街区"脏弹"恐怖袭击情景下的放射性物质扩散问题,以实体街区为例,基于欧拉模型,对街区内放射性物质扩散进行数值模拟,分析并总结复杂街区结构和不同风场条件下放射性物质的扩散特征。结果发现,同一风向下,当风速小于20 m/s时,风速越大,街区下风向出口处的辐射风险越高;当风速为10 m/s时,街区下风向各出口的总辐射风险最高,风速为6 m/s时风险最低。街区复杂结构对扩散的影响随风速的增大而增大;风速小于2 m/s时,近源处易形成大面积高浓度聚集,污染物整体呈高斯分布。研究表明:发生袭击时,应避免在下风向建筑物邻近区域或密集区域以及环形区域等位置停留,疏散时也应选择远离这些区域的出口。