海底埋地热油管道泄漏扩散的数值模拟

采用有限容积法建立海底饱和含水淤泥多孔介质的流固耦合传热模型。利用FLUENT软件数值模拟了海底埋地输油管道输送过程中海泥温度场变化及原油在海泥中的分布规律。分析了原油泄漏后在海水中的分布规律。对泄漏后海泥温度场的模拟表明:管道泄漏后,一定时间内管道周围海泥温度波动比较剧烈,由于受海底温度的影响,泄漏前锋原油温降较快,热影响区范围变化逐渐趋于平稳。且随泄漏位置的不同,海泥温度场变化及海泥原油分布差异较大。当原油从海底海泥介质中到达海水底层后,在海水浮力的作用下流向海面,流动过程受到海水流动速度海平面风速等因素的影响。为以温度传输为基础的海底埋地管道泄漏检测提供了一定的理论基础。     

高温矿井多孔介质相变蓄热降温研究及设计

为了解决机械通风难以满足高温矿井降温需求的问题,提出由石蜡和膨胀石墨构成多孔介质相变蓄热模块来达到巷道降温效果的方法,基于Fluent模拟软件,对通风和相变蓄热联合降温多条件下巷道温度场进行数值模拟,确定相变蓄热模块的设计参数,最后对掘进巷道热环境进行模拟研究和方案设计。研究结果表明：相比于仅通风降温,联合降温效果明显;采用双侧布置相变模块降温效果明显优于单侧布置工况;随着风速逐渐递增,降温效果下降,且降温幅度减小;模块厚度分别为100,200 mm时降温效果基本一致,厚度300 mm时,巷道温度明显升高。     

渐变型多孔介质中低浓度瓦斯燃烧特性数值模拟

利用模拟软件Fluent6.3建立二维模型并进行合理设置,对多孔介质中的煤矿低浓度瓦斯燃烧进行数值模拟,研究了均匀型和渐变型燃烧器中的温度分布和NOx生成情况,以及三种不同渐变型多孔介质组合燃烧器中的温度分布和NOx生成情况。结果表明,渐变型多孔介质燃烧器的温度分布比均匀型燃烧器更加均匀;同一瓦斯当量比和流速下,渐变型多孔介质燃烧器的NOx产生量比均匀型燃烧器低很多,有利于减少污染物排放;三种不同渐变型多孔介质组合的温度分布和NOx生成有着不同特点,燃烧器设计时,可根据不同需求选取不同组合形式,综合考虑各因素,组合一燃烧特性最佳。     

湿式电除尘器流场数值模拟及验证

利用计算机流场模拟的方法探讨增加气流分布板对湿式电除尘器气流分布的影响;利用实际流场测试与计算机模拟对比的方法,探索了选用的k-ε湍流模型应用于湿式电除尘器中的可靠性与准确性。结果表明,试验实测与计算机模拟具有一致性,设计的气流分布板具有良好的气流分布性,可为工程应用提供精确的设计依据。     

旋转风幕流场的数值模拟及实验研究

基于流体力学中空气射流理论,建立气幕旋风排风罩流场的三维数学模型。影响气幕旋风排风罩效果的因素很多,主要包括:射流气动参数、吹吸气动参数以及流动空间的边界条件和装置结构等。针对不同送风速度、不同送风角度下两种情况进行分析,并利用FLUENT计算动力学软件对这两种情况下气幕旋风排风罩的流场进行了数值模拟,经过比较确定出最佳效果时的参数,并利用示综烟雾进行了实验。结果表明:所建立的气幕旋风排风罩流场的数学模型完全正确,所确定的最佳效果时的参数和实际情况基本一致,可用于工程实际。     

袋式除尘器箱体内部流场的数值模拟研究

本文按照1∶1的比例建立计算区域模型,应用Fluent软件对某型袋式除尘器箱体内部的气流分布状况进行数值模拟。比较除尘器设计参数改进前后计算所得的速度云图可知,通过增加入口风速和添加导流板的措施可使箱体内气流分布趋于均匀。实验的模拟结果可为袋式除尘器的设计改进提供参考。     

正态分布式弧形板除雾器压降的模拟研究

为提高除雾器对瓦斯气体中细水雾的分离效率,同时确保气雾两相流流经除雾器后的压降符合要求。以气雾两相流动的均相流动模型为前提,根据稳定一维流动的基本方程推导出气雾两相流动的压降计算式;通过对瓦斯细水雾在除雾器中的流动进行数值模拟、分析,结果表明除雾器板间距、叶片长度、转折角和气流速度对压降都有影响,其中气流速度的变化对除雾器压降的影响较大,压降随气流速度的增大而增大;转折角的变化对除雾器压降的影响最大,压降随着转折角的增大而减小。这对正态分布式弧形板除雾器的优化设计有一定的指导意义。     

爆炸塔内爆炸流场的数值模拟

采用二维非定常流体动力学差分方法(隐式TVD格式),以轴对称和平面问题对半球顶圆柱筒身爆炸塔内,中心和偏心爆炸的流场进行了数值模拟。本文简要介绍了方法与结果。     

基于CFD对袋式除尘器流场的分析

采用计算流体力学(CFD)软件对袋式除尘器单元气流组织进行数值模拟分析,给出了 沿滤袋高度方向过滤风速的分布,以及袋间隙气流抬升速度在不同高度上的分布特征,为袋式除尘器的改进和设计提供理论依据.     

受限空间脉冲细水雾系统关键参数试验与数值模拟研究北大核心CSCD

为了研究脉冲细水雾的关键参数,采用FDS软件对不同周期的脉冲细水雾熄灭受限空间油盘火进行了数值模拟,分析了脉冲周期的优化设置、细水雾的灭火效果和灭火机理。根据模拟结果进行参数设置,建立了脉冲细水雾试验平台,对脉冲细水雾熄灭不同尺寸油盘火进行了试验研究,并与数值模拟结果对比。研究表明:脉冲细水雾的最佳周期应满足喷头开启时间接近雾滴降至燃料表面的时间,暂停时间接近雾滴的生存时间;脉冲细水雾能熄灭不同尺寸火源,其灭火效果优于连续细水雾,雾滴蒸发效率更高,灭火机理为水雾蒸发稀释氧气而窒息灭火。     

贯通巷道风流流场数值模拟若干关键问题研究

根据计算流体力学基本理论,利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent,运用三维k-ε湍流模型对贯通型巷道风流流场数值模拟中风流入口、出口位置对巷道风流流场分布的影响、湍动能k及湍动能耗散率ε的取值对模拟结果的影响等进行考察。通过研究确定模拟巷道的流体力学入口长度,确定模拟巷道出口位置;湍动能k及湍动能耗散率ε的取值对入口附近流动还没有充分发展区域拟解算的结果影响较大,而对流动充分发展的区域影响较小。将数值模拟风速值与理论计算风速值进行对比,模拟结果与计算结果非常一致,验证了数值模拟方法的正确性,为研究贯通型巷道风流传质过程、瓦斯运移规律及通风排污效率等提供了理论基础。     

不同接触条件下爆源爆炸对钢板破坏影响的试验研究北大核心CSCD

为明确钢板在爆炸冲击载荷作用下的响应结果,开展了爆源与钢板在不同接触条件下的爆炸试验,探究了钢板与爆源直接接触及其与爆源间隔多孔介质接触时,不同药量爆源爆炸对钢板的影响,主要分析了钢板与爆源接触面和背面的破坏形态,并对爆源爆炸作用下钢板的破坏过程进行了推测,最后对破坏部位样品进行了扫描电镜检测和金相检测分析。结果表明:爆源与钢板直接接触爆炸时,钢板接触面会形成与爆源接触部分形状相同的圆形凹坑,背面会形成圆形的层裂断面,后续冲击波使钢板破坏处穿孔;爆源与钢板间隔多孔介质爆炸时,钢板接触面出现轻微凹陷,背部形成层裂断面;爆源爆炸使钢板发生断裂的方式为准解理断裂,钢板的金相组织在爆炸过程中受到的影响非常微小。     

本煤层顺层预抽瓦斯钻孔间距数值模拟研究北大核心CSCD

煤层瓦斯流动存在启动压力,在预抽钻孔抽采瓦斯的后期瓦斯渗流出现非Darcy渗流的现象,同时煤层瓦斯压力、吸附膨胀应力、有效应力等物性参数亦发生改变。为得到为得到启动压力对抽采的影响作用,基于煤岩弹性理论和瓦斯渗流理论,研究了在启动压力作用下非Darcy渗流现象,得到了考虑启动压力的达西定律,建立了考虑启动压力、地应力、吸附膨胀应力、孔隙压力共同作用的煤岩瓦斯流固耦合数学模型。采用建立的模型对漳村煤矿2601工作面瓦斯抽采钻孔间距进行数值模拟研究,研究结果表明:建立的考虑启动压力的煤岩瓦斯流固耦合数学模型具有一定的可靠性,一定负压下启动压力影响钻孔抽采范围。最终给出了漳村煤矿2601工作面预抽钻孔抽采设计参数。     

基于Fluent软件的尾矿坝体渗流污染模拟研究

简要分析尾矿渗流污染过程,尾矿坝体是主要渗流治理对象,运用传质原理,引入尾矿废水与污染物之间的曳力系数,提出污染物传质速度与废水速度计算公式,进而改进浸润线计算公式,利用Gambit软件建立了尾矿坝渗流的二维几何模拟模型,将尾矿坝内部的尾粉砂和尾粉土理化特性常数输入Fluent模拟多孔介质模式,模拟废水在其中的流动状态,对比分析污染物在尾矿坝的污染情况.依据模拟结果,分析了尾矿坝废水速度场和压力场,结合公式推测污染情况和浸润线变化.     

SK型静态混合器中气液两相流流场的模拟研究

采用计算流体力学方法研究了SK型静态混合器中气液两相流的三维流场.结果表明,气液两相流体通过混合单元时湍动的增强而达到强化混合的效果,其中第1个混合单元的强化作用最强,之后沿轴向呈递减趋势,流体经第7个混合单元后混合湍动基本达到稳定;在混合单元中部区域混合效应较强烈.采用准数方程表征气液两相流压力降的关联式为:Eumix=0.737Re0.431lFr0.185g.     

喷嘴位置对文丘里除尘器流场影响的模拟研究

通过选用欧拉-欧拉多相流模型和RNGκ-ε湍流模型对文丘里除尘器流动特性进行了数值模拟,为文丘里除尘器的结构优化提供依据。在74 m/s的喉管气速下比较喷嘴位置和喷嘴液体速度对文丘里除尘器性能的影响。结果表明,喷嘴位置对文丘里除尘器的压力降及喉管处的液体分布影响较大,当喉管气速和液体入射速度不变时,压力降随喷嘴位置后移而增加,而当喷嘴位置位于中部时喉管内的液体分布较为均匀。     

高瓦斯沿空留巷采空区自燃危险区域数值模拟北大核心CSCD

为了掌握高瓦斯沿空留巷采空区遗煤自燃危险区域分布规律,指导工作面防灭火工作。采用数值模拟的方法,以首次采用沿空留巷技术的乌兰矿工作面为实例,模拟分析采空区漏风及氧化带三维分布规律。使用单因素分析法,分别模拟高位钻孔、上隅角埋管及地面钻孔抽采对采空区氧气浓度分布的影响。结果表明:多种瓦斯抽采措施下,工作面及沿空留巷均向采空区漏风,导致氧化带范围扩大,但不同抽采措施导致氧化带扩大的程度不同,高位钻孔抽采最弱,上隅角瓦斯抽采次之,地面钻孔抽采最强。沿空留巷附近及上覆采空区供氧时间长,自然发火危险性高。     

输油管道泄漏地下水污染模拟及预防措施研究

穿越地下水源地的输油管道在运行过程中可能对区域造成环境污染,尤其是发生泄漏事故时会对地下水产生严重影响。以穿越某水源地的输油管道为例,采用地下水模拟系统(GMS软件),对管道泄漏后,石油类物质在地下水的污染状况进行模拟,分别预测了污染物抵达含水层后的1年、5年、10年、15年和20年的持续污染情形,以及在地下水中的浓度分布。模拟结果显示,石油在地下水中沿着地下水流方向移动,在运移20年后,受污面积可达45 937.1 m2。根据模拟结果,提出了预防措施和防治方案,分别为设置防渗层、确定监测井位置、增设监测井以及迁移敏感区的井口位置,以期为实际工程提供参考技术支持。     

黏性颗粒在滤料表面沉积的动态模拟及规律

为研究颗粒黏性对过滤除尘性能的影响,分析了颗粒沉积过程的受力情况,应用颗粒流计算软件PFC2D对颗粒在滤料表面的沉积行为进行了数值模拟。结果表明:颗粒形成粉尘层的过程中主要受到风流力、惯性力等压缩力和范德华力、滚动摩擦力偶矩等压缩阻力的作用,颗粒黏性的增加,会使颗粒间滚阻系数和摩擦系数显著增加;PFC可实现粉尘颗粒在滤料表面沉积过程的可视化,得到不同黏性颗粒在滤料表面的沉积形态,滚阻系数或摩擦系数越大,粉尘层孔隙率越大,过滤阻力越小,其中,摩擦系数的影响作用弱于滚阻系数。