基于氢气充放试验及数值模拟的储氢气瓶安全评价

储氢气瓶是新能源汽车的重要储能设备,其可靠性直接关系到汽车的安全性。研究了不同环境温度下,35 MPa铝合金内胆车用储氢III型气瓶在充放气时的最终温度和应力分布情况,并对其安全性进行了评价。借助试验测试平台,在不同温度下进行了实际充放试验。试验过程中无漏气现象,且最终温度符合要求,表明储氢气瓶在试验条件下是安全的。由此,在获得了储氢气瓶充放时热响应规律的基础上,对不同温度下的氢气充放过程进行了数值模拟,得到其应力分布情况。结果表明,储氢气瓶复合层的应力远小于其材料抗拉强度,即内胆和复合层的强度均可视为满足要求。研究结果可为储氢气瓶的试验开展、安全评价、寿命预测提供依据。     

球形容器内可燃气体泄爆过程的数值模拟

利用流体力学软件Fluent对球形容器泄爆过程中流场进行数值模拟,分析泄爆导管长度和泄放压力对爆炸压力和爆炸强度的影响,以及泄爆过程中火焰阵面和速度场的变化。研究表明,泄爆过程增大了燃烧火焰的面积,燃烧火焰在泄爆过程中发生湍流,燃烧速度得到极大地加速,泄爆导管对于容器内的高压气体的泄放起到了约束作用,泄爆导管的长度是影响泄爆过程中容器内部压力变化的重要因素。     

内部爆炸载荷作用下容器动力响应的数值模拟

运用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力学有限元程序,采用流固耦合算法,对平板封头圆柱形爆炸容器(长径比1∶1)在内部爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值模拟;研究容器壳体和平板封头典型位置的内部爆炸载荷和等效应力的历史;分别给出壳体和平板封头的应力云图;分析对比壳体和封头不同位置应力响应。数值模拟结果为爆炸容器的经验设计和防护提供了科学依据。     

泄爆容器中粉尘爆炸的试验研究与数值模拟

为了解泄爆容器中粉尘爆炸的发展过程,采用试验和数值模拟相结合的方法对玉米淀粉在圆柱形容器内的泄爆过程进行研究。数值模型采用欧拉–拉格朗日方法模拟粉尘爆炸的两相流问题,通过求解非稳态的湍流两相反应流守恒方程对试验进行二维仿真。试验和模拟结果表明,点火位置对爆炸发展过程有明显影响,点火位置离泄爆口越远,容器中的最大泄爆压力Pred,max越高。在粉尘爆炸的安全防护设计中,应把点火位置作为重要影响因素之一加以考虑。     

车载储氢瓶泄漏及车库内通风方式研究

为研究车库内燃料电池汽车氢气意外泄漏后的浓度分布情况,采用ANSYS软件,通过分析可燃性气体体积、水平方向和垂直方向氢气的扩散分布、不同泄漏位置氢气的扩散情况,研究6种不同通风方式对氢气意外泄漏扩散分布的影响,针对车库内氢气泄漏的特性,在通风方式上引入侧墙底部送风和侧墙顶部送风方式。研究结果表明：底部送风能显著加快氢气的扩散和排出。垂直高度上氢气浓度分布不均,侧墙顶部送风能使顶部堆积的氢气向下扩散,降低最大气体浓度;在墙角泄漏会由于墙壁的影响导致氢气堆积,对墙角局部通风尤为重要。研究结果可为氢燃料电池汽车专用车库的通风设计提供重要参考。     

车用复合材料储氢气瓶火烧试验方法标准对比研究

为了明确现有车用复合材料储氢气瓶火烧试验方法有待进一步研究的问题,介绍国内外车用复合材料储氢气瓶的技术规范与标准中的火烧试验方法,采用对比分析的方法,从试验形式、火源设置、温度测量要求、安全防护要求、试验温度要求、试验结果及合格指标等方面,分析各标准中车用复合材料储氢气瓶火烧试验方法的异同。结果表明:国内外标准在车用复合材料储氢气瓶火烧试验的试验形式、通用要求、试验步骤、合格指标等方面的规定有较大差异,需开展进一步研究工作;火烧试验的安全防护装置的结构设计和布置方法应进一步明确;建议开展火烧试验装置的设计研发和大量局部火烧试验研究,验证火烧试验方法中关键参数的设置合理性。     

基于FDS的加油站便利店火灾模拟

为了研究加油站便利店火灾的发展规律,选择合理的疏散路线,使用 FDS软件对某加油站便利店进行火灾数值模拟。通过观察烟气扩散和动态升温过程,分析便利店的烟气扩散和升温规律,对比分析不同疏散路线上温度、烟气层高度和能见度的数据变化规律,分析选择不同疏散路线对人员安全疏散的影响。结果表明:在无火灾报警设备的情况下,卫生间等有隔断的设施会延迟设施内人员获得火灾信息的时间,不利于安全疏散;同等高度下靠墙区域受高温烟气影响较中央开阔区域更大;疏散时选择合理的疏散路线可以显著延长安全疏散时间。     

树冠火对输油站热辐射影响的数值模拟研究

树冠火是森林火灾的一种,在森林的树冠层燃烧和蔓延,主要由地表火在强风作用下引起.树冠火很少发生,约占森林火灾的5％,但其燃烧温度高、热释放速率大、蔓延速度快,对周围物体的破坏性极大.处在森林地区的输油站面临着树冠火带来的潜在风险.火灾产生的热辐射极有可能导致输油站内人员伤亡,设备遭到破坏.通过确定树冠火热释放速率、火灾发生位置及环境参数来设计火灾场景,采用火灾动力学场模拟软件FDS,模拟分析树冠火对输油站的热辐射影响.结果表明,由于无法采用地面扑救,防火隔离带是应对树冠火威胁的有效措施;当防火隔离带达到一定间距时,有风条件下与无风条件相比目标物体不会接收到更多的热辐射;防火隔离带设置为坡面形式,可以增加其表面积,从而吸收更多的热辐射.     

火灾中液化气储罐热响应CFD模拟的UDF程序设计

为了降低火灾环境下储罐内部介质热响应及储罐失效试验研究的成本和风险,更好地为储罐事故的预测预防提供模拟依据,利用Fluent 12.0软件对密闭容器内部介质的传热传质过程进行模拟,给出了内部介质在受热和冷却条件下相变的控制方程;通过考虑内部介质气化热随温度的变化及饱和温度与区域单元压力之间的关系,编写了内部介质在受热和冷却条件下质量和能量源项的用户自定义函数(UDF);通过对部分参数进行简化,分别给出了喷射火和池火条件下丙烷储罐热响应模拟的结果,并与试验结果进行了对比.结果表明:储罐热响应各主要参数(内部介质温度、壁面温度,储罐内部压力)的误差在喷射火条件下低于15％,在池火条件下低于12.4％.这表明模拟所需源项UDF正确,可以用于现实储罐热响应的模拟.     

室内氢气泄漏扩散的数值模拟

氢能是有发展前景的新型能源之一,氢气的安全储存是氢能应用必须解决的问题。本文建立了基于大容量金属储氢装置的室内氢气泄漏扩散模型,利用计算流体力学软件FLUENT,对室内储氢罐的泄漏扩散过程进行数值模拟,得到了氢气泄漏扩散的速度分布、浓度分布。分析数值模拟结果,得出在该模拟条件下,氢气泄漏时的流动状态为射流湍流;泄漏后上浮扩散,空间密闭时积累于室顶;通风条件下大部分区域的氢气浓度仍然高于安全限值。通过数值模拟,总结出氢气在室内环境下的泄漏扩散规律,可为氢气泄漏事故的处理消防安全设置提供依据。     

抽水蓄能电站面板施工安全性态概率分布计算方法

针对抽水蓄能电站面板施工安全性态问题,考虑安全因素并联关系,提出面板施工安全性态概率分布计算新方法。首先,结合面板施工特点,构建面板施工安全性态指标体系。然后,采用Spearman等级相关系数组合赋权法计算指标权重,通过确定安全因素评价集、二级指标概率分布和面板施工安全性态概率分布,建立面板施工安全性态概率分布并联响应模型。最后结合实例,计算江苏某抽水蓄能电站面板施工安全性态概率分布。结果表明:实例中面板施工安全性态概率分布处于低风险等级,且与实际相符;为计算面板施工安全性态概率分布提供了新工具。     

采动影响下公路路基路面观测站布设方法研究

随着我国交通事业的快速发展以及煤炭资源消耗量的日益增加,矿区高等级公路网络越来越密集,高等级公路下采煤已成为必然趋势。而近年来由于路下采煤对公路造成破坏的案例频频出现,这不仅给国家造成严重的经济损失,而且也对人民的生命财产安全构成威胁。针对我国公路下压煤量较大,矿区公路破坏现象严重,采动影响下公路路基路面观测站布设方法研究甚少的现状,根据高等级公路路基路面自身的特点,分析了地下开采对矿区公路路基路面造成的破坏形式,并根据预计结果,提出了开采影响下高等级公路路基路面观测站的布设方法,并以某矿区一高等级公路为例,通过FLAC3D数值模拟,提取路基路面上原设计观测点的移动变形值,并将其与实测值进行对比。结果表明:二者的最大下沉值仅相差200mm,在误差允许范围内。这为说明和验证上述提出方法的正确性和合理性提供了依据。此外,为了预防和减少事故的发生、保护劳动者人身财产安全,提出了采动影响下公路路基路面的保护措施。     

聚集用火下热探测器响应温度的研究

为得出聚集用火下建筑物天花板平面热探测器响应温度的计算公式,采用PyroSim 2015软件进行建模,在模型天花板平面内设置一系列的热电偶代替热探测器监测温度变化,在热释放速率（HRR）分别为1,5,10,20,30 kW和天花板高度分别为3,5,7 m的条件下进行15次数值模拟,对模拟结果数据分析、处理及拟合。研究表明:羽流中心线处温度远高于其他位置;羽流中心线处响应温度随着天花板高度的升高而降低,且与HRR存在显著的二次函数关系;其他位置处响应温度随着天花板高度的升高而降低,随着到羽流中心线距离的增大而降低,且与HRR和到羽流中心线的距离存在显著的二次函数关系。结合室内全年最高温度及补偿温度,建立出聚集用火下热探测器响应温度的计算公式。