油粒子模型中扩散系数对油膜扩展影响分析北大核心

针对油粒子模型中油膜扩展面积计算不足的问题,运用GNOME溢油轨迹模型模拟平静水面上的油膜扩展行为,与Fay提出的油膜扩展理论公式进行对比分析,剖析了油膜在重力-惯性力、重力-粘性力和表面张力-粘性力三个阶段作用下油膜面积的变化特征。模拟结果表明,在油膜前期自身扩展过程中,重力-惯性力作用对油膜面积扩展影响最大,重力-粘性力影响次之,表面张力-粘性力影响最小。油膜受自身重力、惯性力、粘性力和表面张力作用的平均扩展速率约为186 m^2/s,与扩散系数取为4.2 m^2/s的扩散范围一致。模拟结果为溢油数值模拟经验参数的选取和溢油模型的进一步完善提供理论依据和技术参考。     

珠江口典型溢油事故河口岸线污染数值模拟研究

岸线污染是评估河口海洋溢油事故环境影响的重要方面。针对目前溢油模型对油膜岸边黏附与冲刷过程研究不足的问题,在传统“油粒子”溢油轨迹预测模型的基础上,增加了不同类型的岸边介质对油膜饱和吸附与冲刷的算法,进一步改进和完善河口海洋溢油岸边黏附与再释放过程。应用改进的溢油模型,对1999年3月24日珠江口一次典型溢油事故中油膜的漂移运动轨迹及河口区陆地岸线污染过程进行模拟预测。结果显示,改进后的溢油模型能较好地反映水面油膜与陆地边界的“黏附-冲刷”交互过程,模拟的油膜运动轨迹、抵岸时间与污染岸线长度等主要指标与实际观测结果基本一致。此外,溢油对不同类型河口岸线的影响程度与陆地岸线性质息息相关。陆地岸线不仅决定了油膜在陆地上的黏附总量,还决定了油膜在岸边的滞留时间与污染程度。沙滩具有较大的表面黏附厚度及下渗深度,因此对上岸油膜的滞纳容量最大,占溢油总量约40%;植物滩对溢油滞留周期最长,衰减过程最慢。改进后的溢油模型可为未来珠江口及其他河口海洋溢油事故水面浮油及岸线污染提供有利的定量模拟分析手段。     

码头密度对长江中游典型河段内溢油运移影响数值模拟

为了研究河道码头密度对溢油扩散的影响,以沌口至阳逻河段为例,基于MIKE21水动力及溢油扩散模型开展了局部岸线均匀布置不同密度码头下的多情景溢油模拟,计算得到了河段的水动力条件和溢油行为变化.结果表明:1)各码头密度下水动力变化均表现为工程区上游水位抬高,前沿主流区流速增大、工程区流速减小且其幅度相对更大,水位和流速变幅随码头密度的增大逐渐变缓;2)当上游溢油点不与码头岸线同侧时,溢油扩散受码头影响较小,当溢油发生于码头岸线同侧时,溢油扩散受码头影响不容忽视,尤其当码头密度大于1.25座/km时,工程区内溢油漂移速度将大幅减小,致使油膜滞留时间和油膜面积显著增大;3)取水口等水源保护地上游同岸侧附近不宜修建密集码头、港区.     

海上溢油应急物资调度双目标规划模型

为最大程度降低溢油事故造成的不利影响,提出充分考虑海上油膜漂移特性及溢油点和漂移点对救援物资需求不确定等特点,基于鲁棒优化思想,建立救援应急成本最小、应急时间最短的双目标规划模型,并基于NSGA-Ⅱ算法设计求解方法.结果 表明:决策者可根据自身对溢油事故规模的判断,得到不同应急物资调度方案,为应急出救点的选择和物资调度...     

成品油管道泄漏的环境风险评价

成品油管道一旦发生泄漏事故,将会对沿线河流、居民密集区以及并行管道等产生严重影响。以长庆石化成品油外输管道为例,采用溢油覆盖水面的面积和油膜厚度作为评价指标,对成品油管道泄漏事故对地表水的影响进行定量预测,结果表明:成品油管道大规模泄漏入河时,油膜厚度中度污染,油膜面积较大,将对河流造成较严重的污染。采用事件树法分析了成品油管道事故对与其并行的管道可能造成的影响,事故量化计算结果表明:成品油管道事故导致其并行管道出现泄漏事故的概率为1.1×10-5,出现火灾事故的概率为3.8×10-6。同时提出管道泄漏的风险防范和应急措施,对该类项目环境风险评价有一定的指导作用。     

烧结机尾“电改袋”除尘器数值模拟

针对现有"电改袋"除尘器不易实现在运行中更换滤袋且内部气流分布不均匀等问题,结合某烧结厂190 m2"电改袋"工程实例,提出一种可以在运行中更换滤袋的分室式"电改袋"除尘器结构,并利用CFX软件模拟其流场。结果表明,烟气由进气烟道进入袋室时速度大小和方向均发生突变,大颗粒粉尘受惯性力和重力作用易被中间灰斗捕集,有效减缓粉尘对滤袋的磨损;滤袋底部附近区域和两侧灰斗内的烟气速度分别小于5 m/s和6 m/s,可有效防止滤袋间的碰撞磨损和灰斗二次扬尘;各袋室的烟气流量分布比较均匀,标准差为0.152。     

阴/非离子化学剂与糖脂类生物剂复配对煤尘润湿效果影响

为解决糖脂类生物表面活性剂润湿性能差的问题,选取4种化学表面活性剂和3种生物表面活性剂,通过对化学表面活性剂与生物表面活性剂的溶液的表面张力、沉降速度和红外光谱分析,研究化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘润湿效果的影响。研究结果表明：化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘的润湿性存在增强作用,且化学表面活性剂润湿性能越强,复配后对煤尘润湿性的增强作用越好,当二者为阴/非组合时这种增效作用更强,当质量分数达到一定值时,影响减弱。单体与复配的表面张力的线性回归模型表明,在对复配表面张力的影响中化学表面活性剂占主要影响因素。其中化学表面活性剂SDS与生物表面活性剂槐糖脂复配时增效作用最好,表面张力最低为23.04 mN/m,煤尘沉降速度最快为7.70 mg/s。     

红透山矿地温预热潜力的研究

通过对采空区和预热巷道暴露面积的调查,以及对预热系统的风量、温度和原岩温度的测定结果进行研究,探讨了利用地温预热入风流的潜力。结果表明,该预热系统可使2.4×10~3m~3/s的冷空气由-30℃预热到+2℃,或使1.2×10~3m~3/s的冷空气预热到+10℃。     

铀尾矿堆黏土覆盖治理数值模拟研究

根据铀尾矿堆中放射性核素氡迁移特性,建立覆盖情况下铀尾矿堆氡迁移模型,创新性地使用COMSOL multiphysics软件对覆盖层中氡浓度分布进行可视化数值模拟,采用正交试验对结果进行了分析,并采用RAD7测氡仪分两组实地测量某铀尾矿堆黏土覆盖后的氡浓度。结果表明,采用黏土覆盖时,覆盖层厚度1 m,孔隙率0. 30比较经济合理,黏土参数最佳水平组合为:扩散系数0. 8×10~(-6)m~2/s,孔隙率0. 30,覆盖材料密度1 850 kg/m~3,渗透率20×10~(-12)m~2,吸附系数0. 82 L/kg。研究使用COMSOL multiphysics软件进行可视化数值模拟,开拓了尾矿堆治理的研究思路,具有重要的理论和实际意义。     

芥子气液滴在NR罩体和CIIR罩体中的扩散行为

液态化学毒剂在各向同性非孔聚合物薄片中的扩散行为适合采用一维恒定源非稳态扩散模型进行描述。本文采用"沾染-圆盘"法对芥子气液滴在天然胶罩体和氯化丁基胶罩体中的扩散行为进行了考察,并通过Arrhenius关系式获得了相应的表观扩散活化能和指前因子。结果表明:芥子气在两种罩体材料中的扩散行为能够很好地符合一维恒定源非稳态扩散模型和Arrhenius关系式,扩散活化能分别为48.3KJ/mol和64.0KJ/mol,相应的指前因子分别为3.78×10~(-3)m~2/s和3.05×10~(-2)m~2/s.     

气流循环除尘装置的试验研究

1 转载点气流循环除尘装置模拟试验系统 转载点气流循环除尘装置模拟试验系统见图1,主要由模拟试验台、气流循环除尘装置和供水系统三部分组成。 图1 转载点气流循环除尘装置 模拟试验系统示意1—XD型携带式胶带输送机;2—ZP-1型同步开关;3—循环段;4—高效引射器;5—压力表;6—吸尘段;7—尘源密闭罩;8—DT75型带式输送机;9—水池;10—过滤器;11—5BZ-1.5/80型柱塞泵;12—调压阀;13—阀门;14—水管 模拟试验的试验台建立在模拟巷道中,模拟巷道采用φ10mm钢筋扎结,用风筒布封闭而成,净断面积8m~2,长度18m。模拟试验台是以XD型携带式胶带输送机代替综掘机中桥式转载机,长度5000mm,带宽400mm,带速1.0m/s,运输能力24m~3/h。下胶带输送机选用DT75型通用固定式中间架带托轨的带式输送机,长度为8500mm,带宽500mm,带速1.25m/s,运输能力30m~3/h。两者配套安装形成模拟转载点,落差为710mm。     

热脱附尾气中DDTs在模拟水泥窑中的去除效果

为了降低滴滴涕(DDTs)污染土壤热脱附修复的成本,分析了水泥窑技术去除污染土壤热脱附尾气中DDTs的可行性。主要考察了处理温度、停留时间、氧气体积分数对DDTs去除的影响。结果表明:随处理温度升高和停留时间延长,DDTs的去除率逐渐升高,当处理温度为900℃、停留时间为2 s时,其去除率为99.46%;模拟水泥窑处理后尾气中p,p'-DDT的比例降低,p,p'-DDE成为尾气中DDTs的主要成分;DDTs的降解产物有1,1-双(对氯苯)-2-氯乙烯、2,4'-二氯苯甲酮、二苯甲烷、苯甲酮和二苯甲醇,其最大质量浓度分别为0.08μg/m~3、0.24μg/m~3、1.07μg/m~3、2.56μg/m~3和0.52μg/m~3;处理过程中伴有少量的二噁英产生,但二噁英的质量浓度满足GB30485—2013《水泥窑协同处置固体废物污染物控制标准》的要求。研究表明,水泥窑工艺可以有效去除污染土壤热脱附尾气中的DDTs。     

抑制浮萍生长的水动力条件试验与湖库流场数值模拟

为利用水库补水产生的水动力改善水体水质,抑制浮萍生长,以红领巾水库为研究对象,通过试验确定抑制浮萍生长的水流流速,用数值模拟方法预测不同补水口位置、数量及不同补水流量情况下水库的流场分布,以使抑制浮萍生长的水流流速所占水域面积最大。结果表明:0.13 m/s以上的水流流速可抑制浮萍的生长;当补水量为2×10~4m~3/d时,补水口位置对流场分布无显著影响,但补、出水口相距越远越有利于改善水质;补水口数量对流场分布的影响较小,较佳的补水口数量为2个;增加补水量对抑制浮萍生长的作用不显著;设置潜水循环泵人为强化水流流动对抑制浮萍生长的作用显著。     

四面火墙作用下中心油盘燃烧速率研究

为解决在实际溢油事故处理过程中，油膜、燃料、溢油范围及特征将限制就地燃烧法使用的问题，利用多油池火燃烧试验模拟就地燃烧法现场燃烧速率变化特征。首先，利用火旋风发生装置与多油池火模型建立四面火墙燃烧模型；然后，搭建火焰燃烧试验平台，利用现场试验法研究中心油盘高度、燃料体积(油膜厚度)及相邻火墙间距h对中心油盘燃料燃烧速率的影响，最后对所得数据进行拟合分析，探究燃烧速率变化特征。结果表明：相比于单一油池火燃烧，四面火墙条件下中心油池火火焰燃烧更为剧烈；平均燃烧速率与油盘高度呈负相关，与燃料体积呈正相关，相同条件下油盘高度每增加1倍，平均变化率约减小20%;燃料体积每减少一半，平均燃烧速率约减小25%;相邻火墙间距h=16 cm时对中心油盘燃烧速率的促进作用最强，最大可达32.4%。     

深部矿井下高温硐室降温装备体系试验研究

深部矿井硐室高温是煤矿六大灾害之一,进行降温保证硐室设备安全运行对于煤矿安全生产具有重要意义。首先分析了煤矿硐室热量来源,建立基于常微分方程的数学和物理模拟模型,通过模型对煤矿硐室实施增大风速、降低入口温度降温措施进行效果分析。研究结果表明,硐室内温度场分布特征受风流场的影响,在连接处已形成涡流(高温区);硐室内温度随着入口风速的增大而降低,随着风流的增大而降低;将风速由原来的1.68 m~3/s增大到4.52 m~3/s,入口处温度由294.6 K降到291.4 K,能够明显改善降温效果,为矿井硐室降温提供了理论指导和技术支持。     

峒室型采场按排尘风速计算风量方法的探讨

已有文献对峒室型采场按排尘风速计算风量介绍了如下的方法: Q=Sv (1)式中 S-采场内作业点的过风断面积,m~2;v-回采工作面要求的排尘风速,m/s;对于峒室型回采工作面,当断面积S≤30～40m~2时,取v=0.15m/s;当s>30～40m~2时,取v≥0.06 m/s。这一计算方法,没有考虑峒室型采场风流的结构特点、风速分布的规律和风流的运动规律,仍按照一般巷道型采场风速分布的规律进行风量计算,虽然在排尘风速的选取     

防灭火高性能泡沫的试验研究

针对目前煤炭防灭火泡沫存在起泡性能低、稳泡时间短的问题,通过对现有表面活性剂进行复配,获得了泡沫性能良好的新型复合表面活性剂溶液体系。研究了复配体系的表面张力、泡沫性能,以及温度、无机盐离子对二元复配体系SDS/OP-10、SDS/OB-2、SDS/BS-12的起泡性能和稳泡性能的影响,并探讨了其性能变化的原因。结果表明:表面活性剂复配后均具有良好的协同增效作用,在其具有最低表面张力的复配比例下,起泡高度均超过100 mm,稳泡性能由高到低为阴/阳(SDS/OB-2)、阴/两性(SDS/BS-12)、阴/非(SDS/OP-10);泡沫性能最佳的复配体系为阴/阳(SDS/OB-2),在10-2mol/L NaCl存在时,起泡高度达133 mm,泡沫消失速度为0.01 mm/s。     

水下气体泄漏海面火灾后果预测及评估

为评估水下气体泄漏在海面形成的火灾后果,针对某海洋钻井平台上风向浅层气井喷导致的火灾场景,构建水下泄漏海面气体火灾后果预测与评估模型;模拟分析风载荷作用下的海面气体火灾演化过程,预测火灾高温和热辐射通量的时空分布特征;评估海面气体火灾对临近下风向海洋钻井平台钢结构及作业人员安全的影响。结果表明:海面气体火灾在风载荷作用下约40 s达到稳态,稳态火焰几乎覆盖整个海洋钻井平台上部,最大火焰高度约96 m;整个海洋平台都会受到火灾高温和热辐射的影响,火灾影响区域的最高温度达到1 500℃,热辐射通量为539 kW/m~2;持续的高温和热辐射作用会使平台钢结构发生断裂或坍塌,造成作业人员严重伤亡。     

人群密度对行走速度及步长影响的试验研究

针对现有的疏散基本参数不符合我国人群特征、导致模拟计算结果及相关法律和技术规范不准确这一现状,以大学生为研究对象,设计人群密度对行走速度及步长的影响试验。试验采用轻质框架固定人群密度的方法,测量2~8人/m~2的人群密度下,人群行走100m所需时间及步数,并计算人群的平均行走速度及步长。对获得的数据进行拟合,分析得到了人群密度对行走速度及步长的影响规律。结果表明,当人群密度小于4人/m~2时,人员的行走速度及步长基本保持不变,约为1.4 m/s和0.75 m,当人群密度超过4人/m~2时,人员的行走速度及步长快速下降,最低约0.4 m/s和0.2 m。当人群密度超过4人/m~2时,行走速度及步长与人群密度之间分别符合二次函数和线性函数关系。     

粉煤灰免烧生物填料去除硫化氢效果研究

以粉煤灰为主要原料,采用蒸汽养护法,研制了一种能有效去除硫化氢的营养生物填料;比较了该填料与基础填料和传统陶粒的挂膜速度,并考察了硫化氢的进气浓度、进气负荷和停留时间对硫化氢去除效率的影响。结果表明,营养填料可在10 d内成功挂膜。在硫化氢进气质量浓度低于460 mg/m~3,进气流量为0. 6 m~3/h的情况下,硫化氢去除效率可达90%以上;当硫化氢停留时间在28. 3～33. 4 s,进气流速为0. 55～0. 65 m~3/h时,其去除效率达99%以上。系统在运行过程中,免烧营养填料的酸缓冲能力和耐冲击性能良好。