基于浓度敏感性分析和遗传算法的甲烷燃烧机理简化与优化

采用良搅拌反应器模型和层流预混火焰模型计算甲烷/空气燃烧过程,通过元素流通法和浓度敏感性分析法,对甲烷燃烧详细化学动力学机理GRIMECH 3.0进行简化。利用遗传算法,以甲烷/空气详细机理获得的组分浓度和一维层流火焰速度为目标,对简化机理进行优化。结果表明,相比于优化之前的简化机理,优化后的简化机理在描述甲烷/空气燃烧反应的组分浓度、层流火焰速度以及反应物和产物的时空分布方面,具有更高的精度。     

基于重要性分析的甲烷/乙烯混合燃烧框架机理构筑

建立了基于重要性分析的详细化学机理分析平台,利用耦合组分化学存活时间和敏感性系数的重要性参数,确定详细机理中的准稳态组分,通过移除这些组分及其相关反应,得到了计算精度较高的框架机理。针对目前燃烧学界较为关注的混合燃烧问题,以甲烷、乙烯这两种典型低碳碳氢燃料为研究对象,对其详细化学反应机理进行了分析,利用重要性分析法构筑框架机理,并对甲烷/空气和甲烷/乙烯/空气预混火焰进行了数值计算。与详细机理相比,框架机理所涉及的组分数与基元反应数都得到了大幅度的降低,计算时间明显减少,但对火焰温度及反应物、生成物、中间组分浓度的预测与采用详细机理得到的结果吻合良好,证明了重要性分析法的有效性与可靠性。     

DME简化反应模型及其在HCCI燃烧分析中的应用研究

提出了一个可应用于HCCI发动机工作过程研究的DME化学反应动力学简化模型,该模型由28种组分、38个基元反应组成,包括3个子模型,即低温反应和负温度系数区子模型、高温裂解和高温氧化子模型以及甲酸生成过程子模型.通过算例对比分析,该DME简化模型能正确揭示DME燃烧过程主要生成物组分的变化规律,能准确计算DME燃烧过程低温和高温阶段的放热特征时刻,其计算结果与详细机理计算结果吻合.相对于详细机理,简化模型节省了计算时间,为实现化学反应动力学与CFD多维模型耦合的燃烧计算提供了一个可行而有效的途径.     

烷烃类燃料/空气预混气着火过程数值预测

理论分析烷烃类燃料,空气混合物热着火过程,并对IPIC－CFDII软件进行修改,使之适全合资料零维着火计算,程序采用了美国SANDIA国家实验室,NASA和BERKELEY大学热力学数据库中的相关参数以及大型化学反应动力学软件包CHEMKIN中相关的模型和子程序,运用开发的源码,以庚烷／空气预混气为例,采用庚烷氧化的最新化学反应动力学机理（包含290个基元反应,涉及57种组分）,计算了其在不同点火温度,不同当量比和不同压力下的着火延迟时间,同时预测了火焰中反应物,主产物,自由基沈庆以及温度变化的时间进程,以具体说明该软件的应用效果。     

利用主成分分析法简化甲烷/空气层流预混火焰的反应机理

利用主成分分析(Principal Component Analysis)的方法对甲烷/空气氧化的详细化学反应机理进行了简化，在低压层流预混火焰条件下进行了计算，计算结果与详细机理的计算结果及实验值进行了比较。结果表明简化机理与详细机理吻合较好，简化机理的规模和计算时间有所减少。     

N_2/CO_2/H_2O抑制甲烷爆炸化学动力学机理分析

应用敏感性分析方法对N2,CO2和H2O抑制甲烷爆炸的化学动力学机理进行了理论分析,结果表明:在N2,CO2和H2O的抑制作用下,在甲烷氧化链式反应进程中起关键"桥梁"作用的自由基——CH3和HCO的生成受到强烈抑制,从而使得甲烷氧化链式反应进程受到影响和破坏;CO2和H2O除了具有N2所具有的抑燃、抑爆特性外,还会参与甲烷氧化链式反应,并对CH4氧化放热产生阻碍作用。     

影响毒性物质扩散的参数敏感性分析

毒性物质泄漏可能引发严重的环境污染或人员伤亡,分析毒性物质扩散规律及主要影响因素,对环境保护、应急救援和风险评估具有重大意义。选择了氯化氢、氨气、液溴3种有毒物质作为模拟对象,对影响毒性物质扩散的主要参数进行敏感性分析计算,分析了参数值的变化对扩散距离的影响程度。结果表明,参数的影响与泄漏物质自身性质有关,物质的沸点是影响扩散的主要因素之一。     

热敏性能对洒水喷头控火效能影响的试验研究

为研究热敏性能对洒水喷头的动作性能、控火效能以及对建筑空间的保护性能的影响,在安装高度分别为3 m和8 m的情况下,采用快速响应喷头和特殊响应喷头进行4次足尺实体火试验。喷头公称动作温度均为68℃,响应时间指数(RTI)分别为35(m.s)1/2和65(m.s)1/2。试验结果表明,各种试验条件下,洒水喷头均能及时动作,且喷头动作后均能提供足够的消防保护,并有效将火势控制在限定区域内。采用快速响应喷头较特殊响应喷头约提前20%动作,且火场环境最高温度、顶板结构最高温度、热释放速率和货物烧损率均较特殊响应喷头低。安装高度越高,热敏性能对洒水喷头控火效能的影响越明显。     

矿井通风网络系统敏感度的研究

根据通风系统的风阻与风量的变化关系,以象山矿的局部通风图为例,对井下复杂的通风网络的敏感度进行研究.经过实例运算,以图形的形式得出敏感区域,然后对这些敏感区进行重点调风,这样不但可以在新建或改建、扩建矿井时减少工时工料,还可以加强对井下通风的安全管理工作.     

饮食业油烟道火灾事故概率的模糊事故树分析

根据常规事故树定量计算中基本事件概率的不确定性问题,通过引入模糊集的概念,将常规事故树中基本事件的发生概率模糊化,用三角形模糊数代替确定性发生概率,应用模糊数截集方法,推导了模糊事故树的相关算法.采用模糊事故树方法得到饮食业油烟道火灾事故发生概率,并进行了敏感性分析,找出对顶事件发生概率影响较大的基本事件,确认减小油烟道火灾事故发生的相关措施.研究表明,饮食业油烟道火灾事故概率的模糊事故树分析是切实可行的,有助于对饮食业油烟道火灾的认识、预防和扑救工作.     

概率火灾安全分析方法研究

为分析和评估火灾对设备、建筑物等敏感目标结构安全的影响,结合化工定量风险评估方法和气体爆炸概率安全分析方法,提出概率火灾安全分析策略和实施流程。该方法包括火灾危害辨识、泄漏速率计算、火灾后果模拟、频率分析、绘制频率超越热载荷曲线、结构响应分析等关键步骤。以某柴油罐区为例,通过频率分析和火灾模拟,绘制出频率超越热载荷曲线,假定火灾风险可接受准则为10-4/a,求得对应的可信热载荷为21 kW/m2,并以此值作为结构热响应分析的输入参数。火灾概率安全分析方法侧重于描述火灾热辐射强度及其对应的发生可能性,判定敏感目标遭遇的可信火灾热载荷强度和结构热响应行为,评估消防减灾措施效果,确保结构完整性和可用性,不评价工艺系统潜在火灾风险的高低。     

基于均匀设计的事故再现模型参数敏感性分析

借助参数敏感性分析方法确定那些对事故再现结果有显著影响的参数,进而通过对这些参数进行合理处理则可在花费不大情况下确保再现结果的精度。基于均匀设计并结合回归分析,提出了一种事故再现模型参数敏感性分析方法:该方法首先借助均匀设计寻找到事故再现模型的一阶响应面模型,再借助该响应面模型获得原事故再现模型内参数的敏感性向量。并在此基础上进一步探讨了如何通过该方法获得各输入参数的取值区间及各输入参数在其标称值附近有一定程度扰动时2种情况下参数对计算结果的影响程度。最后给出一数值算例,算例结果表明:笔者方法所得参数敏感性顺序与其他学者研究所得一致。     

受限空间瓦斯爆炸与氢气促进机理研究

为探索受限空间中瓦斯爆炸及氢气对爆炸过程的影响,采用GRI-Mech 3.0甲烷燃烧机理,建立受限空间中瓦斯爆炸的数学模型,应用CHEMKIN软件,对受限空间内瓦斯爆炸过程及氢气对反应物浓度、活化中心浓度、主要致灾性气体浓度的影响进行模拟分析。通过对反应机理的敏感性分析,找出影响瓦斯爆炸及爆炸后主要致灾性气体生成的关键反应步。结果表明:混合气中分别充入0.5%,2%,3.5%氢气时,爆炸时间分别提前0.005 7,0.010 5,0.011 1 s;爆炸后压力分别提高2.53,4.05,7.60 kPa;爆炸后温度分别提高20,60,100 K。由此可见,随着混合气中氢气含量的增加,瓦斯引爆时间越来越短,其爆炸强度也随之增大,且氢气在一定程度上对有害气体CO,CO2,NO,NO2的生成有很大影响。