三峡库区航道疏浚泥沙悬浮扩散影响数值模拟研究

在利用FLUENT软件建立三维输移扩散模型的基础上,针对不同疏浚期,构建了汛期疏浚、旱期疏浚两种施工方案下的三维数学模型;对不同施工方案下的泥沙悬浮扩散范围及浓度分布进行模拟预测,得出了2种方案下泥沙悬浮扩散规律;对各种施工方案下对施工区域水体环境的影响进行分析比较,发现旱期疏浚对水体环境的整体影响小于汛期疏浚。     

基于FLAC3D的复合煤岩受载破裂数值模拟及试验研究

采用FLAC~(3D)对复合煤岩模型的单轴压缩破裂进行数值模拟及试验,研究复合煤岩受载破裂应力与应变关系变化规律。针对煤样厚度、复合煤岩组合比、煤层参数、顶底板岩性等参数,对复合煤岩模型进行加载仿真研究,仿真及试验结果表明:单一煤样模型随着高度的减小,应力应变曲线整体阶段存在尺寸效应;改变煤岩组合比例时,其抗压强度基本不变,随煤样比例增大,复合煤岩的整体弹性模量减小,整体刚度减小;单一改变复合煤岩的煤样参数时,随煤样弹性模量增大,复合煤岩的弹性模量越强,应力应变曲线峰值点越高,对应应变越小;单一改变顶底板岩性,对复合煤岩模型的应力应变曲线影响不大。试验结果和仿真结果变化趋势一致,表明所建模型具有一定正确性和适用性。     

基于油罐火灾数值模拟的模型选取与分析

计算机模拟方法是当今研究油罐火灾发生、发展规律的重要手段。为此 ,从油罐燃烧的特点出发 ,搜集了当前最新的 1 7种火灾模型 ,对比分析了它们的特点和适用范围 ,并筛选出 7种适于模拟油罐火灾的模型 :ALOFT -FT ,FDS ,CFX ,FLUENT ,PHOENICS ,JASMINE和FIRE。通过对这些模型计算方法的进一步比较 ,分析了利用这 7种模型模拟油罐火灾的优点和缺点。最后 ,提出了运用FDS模型模拟油罐火灾的优势 ,并用其进行了计算和分析 ,得到了满意的结果     

基于计算流体力学3D动态模拟技术的PLACS系统推介

1999年,20多个国家在美国旧金山举行的“有害物质意外释放后果模拟国际研讨会”上,广泛讨论了危险化学品泄漏、火灾、爆炸事故的风险及后果评估问题。会上,多数研究机构都展示了以“计算流体力学”(computational fluid dynamics,CFD)3D动态模拟技术进行风险及后果评估的效果。由于该技术可以显示各工作层面、各方位、各角度及各时间下的气云浓度、火焰温度及爆炸压力等参数状况,CFD模拟因此将会成为新一代风险及后果评估的主流技术。目前,有关火灾、爆炸或毒性物质外泄的CFD模拟,约90％是由基于此技术的软件系统完成的。 目前能够提供3D动态即时危险后果模拟功能、已经过实     

基于S-A模型的气田井喷失控射流数值模拟的研究

为研究气田井喷失控污染物扩散规律,建立了井喷失控射流的Spalart Allmaras(S-A)湍流模型,应用FLUENT软件进行数值模拟.以"12·23"井喷失控事故案例进行验证,与实际情况比较.结果表明,数值模拟结果与实际情况相符,说明了数值模拟方法的实用性和有效性.     

煤层小褶曲应力分布数值模拟

为研究煤层小构造对矿井安全生产的影响,在分析力学模型基础上,利用FLAC3D软件对煤层小型褶曲进行了应力分布数值模拟,并基于残余构造应力场反演分析,研究了煤巷掘进工作面靠近小型褶曲时工作面前方煤层应力变化情况。结果表明:发生小褶曲形变过程中,煤层内部不同部位的应力性质趋于稳定,应力集中程度发生明显变化;当变形停止后,褶曲不同部位的应力集中程度存在很大差异;对褶曲煤层进行巷道开挖,随着工作面向褶曲轴推进,工作面前方会出现应力异常变化。以上现象结合瓦斯运移规律,可以从地质力学的角度解释煤层小褶曲导致瓦斯异常涌出和瓦斯动力灾害的原因。矿井生产实例也证明了小型褶曲的重要影响。     

地表水环评数值模拟精细化研究

基于《环境影响评价技术导则地面水环境》(HJ/T 2.3—93)的数值模型部分内容已经落后于水动力及水质等数学模型的发展,不能满足环境影响评价工作的实际需要。建议开展地表水环境影响评价数值模拟精细化研究,研究不同模型维数、不同模型类型之间模拟结果的差异,并开展模型参数的敏感性分析,阐明影响预测结果的主要模型参数,建立适合我国环评应用的数值模拟预测共享软件平台。同时,开展地表水环境影响评价模型法规化研究,提出适用于国内地表水环境影响评价的数值模型清单,建立法规模型验证案例库和法规模型库,提出进入法规模型库的入库标准,规范环境影响评价中模型的使用,为环境影响评价领域的数值模拟预测规范化、科学化提供技术支持。     

基于Realizable k－ε 湍流模型的氨气泄漏数值模拟研究

针对液氨泄漏事故,为了分析不同泄漏点、不同排风条件下氨气的运移规律,以便合理设置应急处置装备、采取有效措施,基于Realizable k－ε的氨气泄漏有限元数值模拟分析方法,计算了液氨泄漏质量,模拟分析了增加排风口、不同液氨泄漏口及不同液氨泄漏量的氨气扩散规律及浓度变化情况。模拟结果表明:对流排风口位置对于泄漏氨气浓度影响较大,泄漏口位置对泄漏氨气扩散影响不显著;氨气泄漏量的增加使得泄漏口垂直方向氨气浓度显著增加。     

基于PyroSim的仓储锂离子电池火灾数值模拟研究

采用PyroSim软件模拟仓储锂离子电池热失控引起的火灾场景,分析了火灾点火源周围的温度变化、热释放速率、能见度变化和CO体积分数变化情况,并设置喷淋系统对其进行灭火效果的数值模拟研究。结果表明：仓储锂离子电池发生火灾后,在35 s时烟气蔓延至整个仓库,火场的最高温度可达1625℃,热释放速率最高可达81 607 k W/s,CO体积分数最大可达1.799Χ10-3。设置喷淋装置灭火后,锂离子电池燃烧所产生的烟气明显减少,点火源周围的温度也得到了控制,热释放速率最高为6.5 kW/s,达到灭火和防止火灾蔓延的目的,有效地抑制锂离子电池储存仓库火灾的发生。     

基于FLO~(2D)与3DMine耦合的尾矿库溃坝灾害模拟

为预测和评价尾矿库溃坝的致灾情况,提高库区防灾减灾能力,建立尾矿库溃坝数值仿真模型。采用FLO2D泥石流模拟软件对湖南某尾矿库进行溃坝灾害过程仿真,并将模拟结果与3DMine数字矿山软件耦合,实时反演溃坝灾害过程。分析结果表明,该尾矿库溃坝时的最大溃决流速为40.2 m/s,下游沟谷最大淹没深度达13.6 m,溃坝瞬时最大冲击应力达100 MPa。三维动态反演了尾矿库溃坝前稳定状态、溃坝后0.01,0.02和0.05 h的尾砂流动状态和淹没范围。根据溃坝泥砂流动强度,对该尾矿库全部溃坝和半溃坝时的灾害程度进行三色图判别。     

基于虚拟技术的三峡库区应急救援系统

三峡大坝蓄水后水质和生态环境安全的威胁加大。笔者基于对库区蓄水后水质状况的分析,将虚拟技术应用到三峡库区应急救援系统的设计中,提出了基于虚拟技术的应急响应流程,建立系统数据库和实时监控及预警体系,并以嘉陵江重庆段事故后污染物质的迁移扩散为例,应用数值模拟软件实现电子模拟演习,加强应急预案的建设和应急反应系统实战能力的提高。该系统通过建立应急救援数据库和实时监测及预警机制,提高库区应急响应效率,强化库区事故防范能力,并运用数值模拟方法为系统提供形象直观的电子模拟演习工具,为库区突发性水污染事故的处理提供强有力的决策支持。     

三峡库区典型排污口河段污染物扩散降解特性研究

为减轻三峡库区长寿—涪陵段水环境污染,改善区域水质,建立了以水动力-水质模型为基础的区域关键排污口的筛选分析方法。采用三维数值模型EFDC对研究区域内污染物的超标面积进行模拟计算,并对污染物扩散降解特性进行分析,利用单位污染物负荷超标面积分析不同排污口污染物迁移扩散的差异,进行流域重点排污口的分析筛选。从改善整体河流水质出发,分析了各排污口位置的合理性。结果表明,支流回水区内排污口的混合区面积比干流河段处排污口要大,顺直江段处的排污口的混合区面积较弯段内侧处排污口要小。排污口应选在流速和水深较大的顺直河段,避免选择支流回水区。     

闭环回旋控尘技术的三维数值模拟研究

针对输煤皮带转载点粉尘污染大的问题,提出一种新型粉尘控制技术。以霍州煤电集团木瓜煤矿为例,以气固两相流理论的颗粒轨道模型为基础,结合现场实际粉尘扩散规律,三维数值模拟皮带转载点的粉尘逸散规律。根据粉尘颗粒在皮带转载点的运移规律,提出了闭环回旋控尘技术,通过气固两相流和颗粒碰撞理论的三维数值模拟对该技术的控尘机理进行研究,并在木瓜煤矿进行试验应用。结果表明:闭环回旋控尘技术能有效控制粉尘扩散和降低粉尘颗粒动能,其降尘效率达到88%以上,同时,该技术无需任何动力,是未来节能型除尘产品的发展方向。     

Dynamic risk assessment of oil spill scenario for Three Gorges Reservoir in China based on numerical simulation

A novel method for dynamic risk assessment of oil spill accidents based on numerical simulation was presented in this paper. The dynamic risk assessment model was developed consisting of a comprehensive list of caused consequences like environmental damage, asset loss, health impact and social effect as well as emergency actions preventing these losses. Contributing events in the Mater Logic Diagram (MLD) of the dynamic risk assessment model were valued based on the simulated evolvement of oil contaminants under spill scenario on quasi-static fluid, which was obtained by coupling an oil spill model with hydrodynamic module in Jialing river of Three Gorges Reservoir in China after the impoundment of the reservoir to 175 m water level in 2010. Calculated result of dynamic risk as grade IV indicated that the assessed oil spill was not as catastrophic as we thought because of the slow transport of oil fractions on water surface and absence of dispersed oil in water body due to the quasi-static fluid, very gentle wind and effective emergency actions, as well as by the reason that rare agriculture or industrial crops exist in spill adjacent area.     

空间碎片超高速碰撞的数值方法研究

应用非线性动力学数值仿真软件AUTODYN-2D对空间碎片的超高速碰撞问题进行模拟,研究不同数值计算方法和材料模型的适用范围,空间碎片形状对碎片云的影响,冲击相变等问题。结果表明,在研究超高速碰撞中普遍采用的SPH方法可以很好地模拟碎片云的情况,但是难以对冲击相变问题进行模拟,而采用侵蚀模型的拉格朗日方法可较好地反映冲击相变现象。Tilloston状态方程适用于描述冲击相变问题,包括汽化问题。Johnson-Cook强度模型用来对应变硬化、应变率硬化以及熔化等问题进行模拟。因此,在当速度足以使材料发生相变时,Tilloston状态方程和Johnson-Cook强度模型是比较好的选择。     

基于Phoenics化工储罐区火灾数值模拟研究

应用Phoenics软件针对广州市南沙区小虎岛某化工厂储罐区火灾进行数值模拟,探讨基于CFD软件化工储罐区火灾数值模拟关键技术。计算结果直观地表达了火灾发生的全过程,以及不同时间、不同位置烟气的温度、浓度、能见度等参数的变化情况,分析事故状态下破坏影响范围,揭示火灾过程的规律性,给出灭火救援建议。     

旋流燃烧器燃用低热值气体燃料的三维数值模拟分析

本文借助CFD技术对低热值气体在旋流燃烧器内的燃烧过程进行数值模拟。通过改变旋流燃烧器的导流叶片安装角度、燃料-空气预热温度、过量空气系数等参数,对热值为4.2 MJ/m3的低热值气体的多个冷热态工况进行数值计算,研究燃烧器结构参数及着火条件对燃烧过程的影响。本文为低热值气体燃料的利用以及相关燃烧器具的开发提供了参考依据。     

用于含油污水处理的动态水力旋流器性能优化研究

动态旋流器在含油污水处理中具有广阔的应用前景.分析了影响动态旋流器性能的主要结构参数,研究了旋转栅、长径比及溢流嘴对性能的影响规律.同时,基于一种典型的动态液-液旋流器结构,利用CFD技术对其进行了数值模拟研究,分析了不同工艺参数包括进口流量、分流比及转速对旋流器分离性能的影响规律.