主扇扩散器出口速度分布的数值模拟与实验研究

借助重整化群双参数湍流模型,建立扩散器内风流流动的控制方程组。基于工程实际,给定模拟边界条件进行数值模拟,并分析扩散器的出口速度分布。根据大量的数值模拟算例,获得节能型扩散器的最优断面扩大系数,找出扩散器出口速度分布与扩散器动能回收之间的关系。通过对节能型扩散器的多工况模型实验,对扩散器出口速度分布进行研讨。借助数值模拟实验与模型验证实验,揭示了扩散器结构形式与扩散器出口动压能损失分布之间的关系。     

小直径泥水盾构隧道施工通风散热数值模拟

在小直径泥水盾构隧道中,机电液设备数量众多且布置密集,盾构机掘进过程中产生大量热量,极易使有限的隧道空间内环境温度迅速升高.为改善小直径盾构隧道内通风环境,保障施工人员的健康安全及设备的正常运行,通过数值模拟方法研究了某小直径泥水盾构隧道内盾构施工区域通风流场及温度场分布规律,并通过现场测试数据验证了模拟结果的准确性,引入通风制冷系统对原压入式通风方案进行优化改进,并研究了优化后通风系统的温度控制效果.结果表明:在隧道施工过程中,原压入式通风方案下后配套拖车设备侧存在高温流动死区,不利于设备的通风散热;当通风风管出口风速达20 m/s以上时,可将盾构施工区域空气流速提高至0.2 m/s以上,能有效减少隧道内流动死区体积,但由于风管出口风温较高,局部高温区域仍然存在;采用通风制冷系统后,风管内通风气流得到冷却,隧道内空气环境温度能够降低至25℃以下,局部高温区域明显减少,可达到较好的通风散热效果.     

重整四合一炉出口集合管盲端腐蚀研究及结构优化

结合某炼油企业重整装置四合一加热炉出口集合管盲板法兰腐蚀现状,分析产生腐蚀的机理,利用Fluent软件模拟分析不同处理量下发生腐蚀的出口集合管盲板结构处的速度失量图、涡量图等,得出了与腐蚀现状相吻合的结论。对盲板结构进行改进,并进行数值模拟分析,得出优化后的结构可以有效避免出口集合管盲板法兰腐蚀的结论。     

城市燃气埋地管道泄漏现场精确定位技术

查找城市燃气埋地管道泄漏点是保障燃气管道安全运行的重要途径,目前埋地钢质管道泄漏检测技术主要包括基于硬件检测技术和软件检测技术,对它们的优缺点进行了比较,由于新技术的局限性导致并不适用于城市燃气钢质管道和聚乙烯管道泄漏检测定位。将人工巡检法与埋地钢质燃气管道定位技术相结合进行燃气泄漏点检测定位,经现场实践证明对于准确定位钢管燃气泄漏点具有很好的效果;将人工巡检法与气相色谱分析技术相结合探查聚乙烯燃气管道泄漏点,探测效率高,定位准确。     

裂隙倾角对典型海底金属矿多裂隙围岩流热耦合的影响

为探究裂隙倾角对三山岛金矿多裂隙围岩流热耦合的影响,基于三山岛海底矿体测量数据建立多裂隙围岩流热耦合模型,应用COMSOL Multiphysics将三维裂隙降维简化,分析裂隙倾角在流热耦合过程中对渗流场中裂隙出口流量、渗流速度以及对温度场中的传热时间、温度分布、裂隙出口温度的影响。结果表明：离散裂隙的倾角对渗流场和温度场有明显的控制作用。地热水的渗流速度随着与入口处距离的增加总体呈现先减小后平稳流动最后增大的趋势,随着时间的推移裂隙出口流量皆呈现出不断减小的趋势;裂隙围岩距离巷道越远温度越高,不同裂隙倾角附近围岩的等温线分布明显不规则。     

基于GIS天津市燃气管网预警系统的构建研究

基于GIS的原理,结合燃气事故的致因及其后果,对燃气泄漏模型、扩散模型、火灾及爆炸后果模型进行完善和改进,建立了燃气事故预警模型;通过Visual C++编程,借助ARCGIS平台将燃气事故预警模型与天津市燃气管网GIS相结合,构建了基于GIS的天津市燃气管网预警系统。该系统应用结果显示:由燃气事故预警模型计算得出的事故后果,通过GIS地理空间数据库和模型库的链接,实现了燃气泄漏点的可视化预警分析;并根据分析结果启动相应应急预案,实现了事故预警实时分析与应急预案启动的联动功能,为相关决策者提供了可靠决策依据。     

消防脉冲水枪喷嘴结构优化研究

为了进一步提高脉冲水枪的灭火效率,采用CFD技术对维多辛斯基曲线结构、锥直结构和锥角结构3种喷嘴结构进行选型优化。CFD数值模型采用RNG k-ε方法模拟湍流,利用VOF模型追踪管道内部及外部流场的气液界面,研究了不同喷嘴结构对气液分布、能量转化、速度分布的影响,并结合水室中水的体积分数和出口速度曲线图对喷射周期进行分析。研究结果表明:维多辛斯基曲线结构射流周期T=14.8 ms、锥直结构T=15.4 ms、锥角结构T=17 ms;维多辛斯基曲线结构和锥直结构的出口速度衰减较缓慢,喷嘴前端的圆柱结构能提高射流速度的稳定性;维多辛斯基曲线结构喷嘴的出口速度更稳定、集束性更好、能量转化率更高,且产生的射流水柱呈锥式逐渐扩散,动能集中分布在轴线附近,能有效增大喷射距离,提高脉冲水枪的灭火效率。     

基于不同时段人群特征的地铁疏散仿真研究

针对地铁不同运行时段人群特征对疏散的影响,对每小时进入地铁站人数进行观测,将地铁运行时段分为高峰时段、平峰时段与低峰时段,并对各时段某一时刻列车到站数量进行记录。对不同运行时段的年龄、携带行李情况、速度等人群特征进行观测记录,根据各时段人群特征对地铁站进行Pathfinder疏散仿真建模。从疏散用时、拥堵点、人员疏散路径、出口利用率等方面对各运行时段人员疏散仿真结果进行分析,得到高峰时段两列列车同时到站时,疏散拥堵现象明显,且两列列车到站与1列车到站两种情况下的人员疏散存在一定差异;平峰与低峰时段两列列车同时到站疏散拥堵点明显,出口利用率情况较为一致。最后,对提高地铁疏散效率提出几点建议措施:注重时段差异性的地铁疏散管理;增强拥堵点的疏散引导;缩短列车行车间隔。     

减阻剂对管道内流动结构及安全性影响研究

减阻剂可以有效改变管道内流动结构,减少流动阻力,在保证管道输量的前提下,降低管道的工作压力,提高管道的安全性能。采用Giesekus模型对表面活性剂减阻流动进行直接数值模拟,并基于模拟计算结果,采用小波多分辨分析方法研究减阻剂对流动结构的影响,定量计算减阻剂的作用效果,分析其对管道运行安全的影响。计算结果表明:在减阻剂作用下,流向速度分量的大尺度脉动所含能量显著增强,与牛顿流体相比,减阻流体的大尺度结构增大约1.5倍,而小尺度流动结构明显减少,进一步证明了减阻剂对小尺度湍流结构的抑制作用。得到的减阻率为47.07%,可使管道在较低压力下运行,降低管道的安全风险,提升管道的安全性能。     

燃气出口形式对平焰燃烧过程中NO_x生成特性的影响

本实验采用综合烟气分析仪和热电偶,准确的测量不同燃气出口形式下烟气中氮氧化物的含量和中心垂直剖面的温度,研究了燃气出口形式对平焰燃烧火焰面、温度场和烟气中NOx生成特性的影响规律。结果表明:燃气采用旋流式出口能增加火焰的稳定性,使火焰的峰值温度降低了27.8℃,暗区温度升高了26.05℃,降低了氮氧化物的生成量。     

串接组合式迷宫螺旋泵的气液两相流数值模拟及试验研究

为研究串接组合式迷宫螺旋泵在实际污水处理过程中的曝气增氧效果和内部的流动情况,应用计算流体力学FLUENT软件,基于混合物多相流模型,对串接组合式迷宫螺旋泵内部三维多相流场进行了数值模拟,分析了不同含气率条件下流场的压力、速度、气相分布情况,分析得出:泵的压力梯度在不同含气率下有所不同,但压力分布都是沿着轴向方向增加,增压效果明显;转子流域的速度明显高于定子流域,且随着含气率的增大,转子流域速度越来越小,定子流域速度越来越大;泵整体含气率比较均匀,随着含气率的增大,出口流域含气率明显高于进口流域和螺旋环流域,有大量气体聚集的现象。试验结果表明:泵的扬程模拟曲线和试验曲线基本吻合,扬程误差值在7%左右,说明数值模拟结果较为准确,串接组合式迷宫螺旋泵在进行气液混输时出口气泡均匀,水中含氧量多,具有良好的曝气增氧效果。     

深水测试地面流程节流油嘴段温压场研究

为对深水高压气井测试地面流程中的节流油嘴段的温压场及水合物生成情况进行研究,采用数值模拟的方式对整个节流管路进行气体流动特性分析.并利用P-T图回归公式法,得出不同温压场条件下的水合物生成情况,进行水合物生成范围对比.结果表明:针阀出口后端气体速度随着管路入口压力和针阀直径的增大而增大,随管路出口压力的增大而减小,而气...     

深埋管道中泄漏孔对燃气泄漏影响的数值模拟*

为研究泄漏孔的各种因素对深埋土体中燃气管道泄漏的具体影响,采用1个包含燃气管道的三维模型,研究单个泄漏孔的大小、位置、形状对于埋地燃气管道泄漏的影响,并建立大小相等的双泄漏孔的燃气管道,确定双泄漏孔间距对于燃气泄漏扩散的影响。结果表明:泄漏孔越大,燃气在土壤中的扩散速度越快,且泄漏孔的大小对深埋燃气管道泄漏的影响最大;泄漏孔位置的影响次之,顶部与侧壁的泄漏孔扩散速度相差无几,底部泄漏孔的扩散速度远低于前2者;双泄漏孔间距的影响较小,双泄漏孔的距离越小,甲烷的扩散速度越快;泄漏孔形状对于深埋燃气管道泄漏扩散的影响非常小。     

基于OpenFOAM的综合管廊舱内燃气泄漏扩散数值模拟

为实现综合管廊燃气泄漏扩散的精确高效模拟分析,进而为综合管廊燃气泄漏事故的安全防控提供技术支撑,利用OpenFOAM对城市地下综合管廊舱内燃气泄漏扩散进行数值建模计算,研究分析通风受限空间内的燃气泄漏扩散规律,并结合对应急响应时间的分析验证了通风策略的有效性。研究结果表明:气体射流作用与浮升力作用是影响综合管廊燃气泄漏扩散浓度分布的重要因素,采取合理的通风措施可有效加速燃气的流动与扩散,缩短燃气泄漏报警响应时间,有利于燃气泄漏事故应急决策与应急救援的快速实施。     

基于声波法燃气管道单双点泄漏安全检测研究

为提前对燃气管道多点泄漏进行防范,本文基于燃气管道安全运行的重要性,搭建燃气管道泄漏实验平台,建立孔径大小相等的双泄漏孔燃气管道,研究燃气管道单、双点泄漏的声源特性及传播规律。结果表明：单、双点泄漏都会随着压力增大而逐渐增大;单点泄漏时域振幅普遍比双点泄漏时振幅小;声波幅值随着压力的增加而增加,当压力和孔间距一定时,管道中声波信号幅值随着距离增加而逐渐减小,最后趋于平稳,并且靠近泄漏点的声波信号均大于未泄漏处的声波信号。本文研究燃气管道单、双点泄漏,有利于对城镇燃气管道进行实时监测,为燃气管道安全检测提供理论基础。     

城镇燃气管网应急值守点优化选址方法研究

为了合理布局应急值守点,实现城镇燃气管网突发事件高效处置,提出以应急抢险总到达时长最短、值守点与突发事件热点区域距离最近、应急值守点数量最少为优化目标,建立城镇燃气管网应急值守点选址多目标优化模型。采用基于拥挤距离的多目标粒子群算法求解模型,基于应急抢险时效性原则和合理性原则,建立备选值守点适应性评价指标体系,结合层次分析法(AHP)和逼近理想解排序法(TOPSIS),开展应急值守点选址方案适应性评价。研究结果表明：提出的城镇燃气管网应急值守点选址方法满足应急处置时效性、经济性与各值守点承担工作量均衡性,能确保筛选出的值守点具有良好的应急抢险适应性,实现值守点数量规模与布局结构优化。研究结果可为城镇燃气管网应急值守点布局优化提供参考。     

泄爆夹层内障碍物对泄爆效果影响的数值模拟研究

为研究泄爆夹层内障碍物位置对燃气泄爆效果的影响,以某大型商业综合体暗厨房为研究对象,考虑泄爆夹层中结构梁不同位置的泄爆效果,对暗厨房燃气爆炸的泄爆过程开展数值模拟研究。研究结果表明：在火焰没有到达泄爆窗前的爆炸初始阶段,障碍物对火焰结构和传播速度基本没有影响,当火焰进入泄爆夹层后,障碍物的存在可引发火焰加速现象;当障碍物距离泄爆窗1.7 m时,火焰加速现象较为明显,火焰最大传播速度可达591.5 m/s,此时厨房内压力峰值约2.9 MPa,约为没有结构梁情况下1.42倍;障碍物距离泄爆窗较近时,二者将协同影响火焰传播;厨房内压力峰值随着障碍物与泄爆窗距离的增大遵循增大-突降-增大的规律。研究结果可为商业综合体暗厨房泄爆设计提供一定理论依据。     

旋风除尘器内生物质飞灰颗粒浓度分布特性研究

鉴于生物质气化站旋风除尘器内飞灰颗粒的浓度较高且难以测量,其分离效率与高温强旋湍流场密切相关,为获得其内部飞灰颗粒的浓度分布特性,研究分离效率与生物质燃气温度及其速度的关系,借助计算流体力学(CFD)软件,并结合气化站旋风除尘器的特点建立仿真模型;然后以气化炉产出的高温燃气为研究对象,应用气体-颗粒耦合模型对风流-飞灰的耦合运移情形进行数值研究。结果表明:旋风除尘器环形空间内出现"顶灰环"现象;筒体空间对飞灰的分离能力明显优于环形空间;锥体和筒体内颗粒浓度分布曲线为两边高、中间低的浴盆曲线;燃气温度升高,飞灰在同一径向位置的浓度升高;旋风除尘器分离效率有随燃气进口速度的增加而先增高后降低的趋势。     

烧结机尾除尘系统磨损研究

针对目前烧结机尾惯性+布袋两级除尘系统存在的破袋及壳体磨损问题,利用CFX软件对百叶式惯性除尘器内部气相流场进行数值模拟。结果表明:惯性除尘器内部灰斗中气流速度偏高,达10m/s,易引起二次扬尘;含尘气流对壳壁的高速冲击是引起壳壁磨损的主要原因;含尘气流在惯性除尘器的出口发生偏流导致布袋除尘器大烟道斜板磨损严重。根据模拟结果提出了针对性的改进措施,并对改进后的百叶式惯性除尘器进行了数值模拟,结果表明:改进后的除尘器内部气流分布得到了优化;改进后的除尘系统运行良好,破袋及磨损现象得到明显改善。     

燃气发生器及其相关子系统的安全分析

借助计算机仿真技术，用AutoReaGas软件对燃气发生器内部氢氧燃烧过程进行模拟，并由模拟结果和温度压力曲线，对点火点、初始压力等因素对燃气发生器内部燃烧的影响进行了研究，得到了燃气发生器内部氢氧燃烧的峰值压力，计算结果及规律与试验实测基本相符。根据计算结果对燃气发生器的故障原因进行了分析，为解决及预测故障提供了科学依据。