露天堆场防风抑尘网的动力学数值模拟

开放性露天堆场的散尘是大气颗粒物的重要来源. 来流空气在棱形物料堆的上部绕流,使其表面的空气流动结构逐点不同,而料堆表面的空气动力学结构又决定着堆场的散尘机理及散尘量. 分析了典型单一棱形料堆周围空气湍流结构,并应用三维标准k-ε紊流模型对其流场进行了数值模拟;计算了来流方向抑尘网前后不同断面处风速的垂直分布;分析了不同孔隙率(0、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6和1.0)抑尘网后料堆迎风面和背风面沿高度方向、平顶面沿水平方向的剪切应力特性和分布规律. 结果表明:抑尘网前3倍网高距离处的风速较无网工况(孔隙率为1.0)略有减小,降幅随孔隙率增大而减小, 孔隙率为0时最大降幅为5.1%;网前2倍网高距离处与抑尘网之间区域的风速廓线与无网工况相差甚远,孔隙率为0时近网区域风速最高降幅达92.8%. 抑尘网和料堆迎风面之间区域,从地面至网顶高度,不同孔隙率抑尘网工况下的风速均较无网工况小,最小处为无网工况风速的18.5%;抑尘网以上区域的风速较无网工况的大,最大处为无网工况风速的128.0%,并且差距随抑尘网孔隙率的减小而增大. 料堆剪切力分布显示,其迎风面和平顶面为主要散尘面,背风面被涡旋卷起的扬尘量较前两者小得多. 防风抑尘网的设置改变了料堆周围空气的流动结构和受力分布,对不同孔隙率的抑尘网数值模拟结果可知,0.2和0.3为最佳孔隙率.      

露天堆场防风抑尘网后湍流结构及抑尘效率的数值模拟

建立了开放性露天堆场周围空气流动的三维数学物理模型,选择应用标准k-ε紊流模型进行了静态流场的数值模拟;分析了典型棱形堆迎风面、平顶面和背风面周围空气的湍流结构和表面受力特性;基于流场数据揭示了防风抑尘网不同孔隙率下空气动力学结构的分布规律.结果显示:物料堆平顶面剪切力随孔隙率增大而增大;料堆迎风面在孔隙率较小时出现局部涡流,表面剪切力方向向下,孔隙率较大时,网后空气垂直方向压差作用显著,表面剪切力方向向上;背风面始终处于回流区,表面剪切力和回流点数随孔隙率大小变化不显著.综合流场结构和受力分布可得最佳孔隙率为0.2~0.4.该研究中对物料堆逐个表面进行空气动力学模拟可以避免由于剪切力方向不同产生矢量抵消而带来的计算失真.     

基于CFD的防风抑尘网非均匀孔隙率的优化研究

孔隙率是影响抑尘网防护效果的最主要因素,不同孔隙率抑尘网对料堆表面的显著作用区域不同,高孔隙率(ε30.3)网后料堆中下部扬尘得到明显抑制,低孔隙率(ε < 0.3)网的抑尘作用则于料堆上部突显.基于均匀孔隙率的抑尘区域提出不同孔隙率组合的非均匀抑尘网,选取6种典型非均匀工况,应用Fluent6.3对网和料堆周围流场进行数值模拟,结果显示:网下部孔隙率(ε_L)相同,上部孔隙率(ε_H)由0增至0.1时,网后气流扰动减弱,基于湍流结构和料堆受力判定ε_H取0.1较好;网上部孔隙率(ε_H)相同,下部孔隙率(ε_L)由0.3增至0.6时,紧贴料堆表面风速随ε_L增大而增大,ε_L为0.3时最优.比较非均匀抑尘网最佳工况(ε_H=0.1/ε_L=0.3)与均匀网(ε=0.1和ε=0.3)的料堆表面受力显示:ε_H=0.1/ε_L=0.3非均匀网可使起尘量最大的迎风面的各个区域剪切力均显著减小,中下部比ε=0.1时减小85.2%,上部比ε=0.3时减小84.3%,料堆表面剪切力总和的减少量可达均匀网时的50%左右.     

露天料场防风抑尘网作用效果数值模拟研究

对某露天料场在常年主导风速的情况下,数值模拟分析了其在有无防风抑尘网及不同网高条件下的工况。结果表明,防风抑尘网对风流导致的粉尘扩散有良好的控制作用,在网高约为料堆高度1.1~1.3倍时,综合效果最佳。     

铁路小型露天煤炭货场大气污染控制措施研究

本研究以青海省鱼卡铁路煤炭货场为研究对象,主要考虑采用防风抑尘网前后储煤场风速的变化来核算扬尘产生量的变化,通过AERSCREEN模型来计算设置抑尘网前后项目煤尘污染源的最大环境影响。根据预测结果,采取在货场周围加装防风抑尘网和改进优化装卸机械等措施对铁路煤炭货场周围的粉尘污染问题进行有效治理。研究结果表明：在背景值为2m/s和5m/s情况下,背景风速越高,抑尘网对煤尘产生量的消减率越高,消减率分别为54.23%和87.57%;背景风速越高,抑尘网对煤尘污染引起下风向污染物最大浓度的消减率越高,消减率分别为68.66%和91.49%。     

不同设置方式下的防风网抑尘效果对比

为对比防风网不同设置方式对露天堆场起尘的影响,以某露天煤堆场为例,结合现场实测数据对数值计算方法进行了验证,并根据实际堆场设计了4种设网方案。通过计算各料堆表面摩阻风速的分布,统计出了各方案下的全年起尘率。结果表明：当防风网呈＂口＂型设置时,抑尘效果最好;沿全年主导风向上方向呈＂L＂型设置时,抑尘效果最差。比较＂П＂型...     

发射燃气扩散过程数值模拟及安全性分析

目的研究发射燃气扩散过程及对附近安全的影响。方法以CFD方法建立发射阵地气体扩散数学模型,空间内的湍流采用RNG k-ε湍流模型,结合FLUENT软件,对某燃气发生器产生的有毒气体的扩散过程进行数值模拟。以氯气为标的物,计算不同风速、地形影响下氯气的扩散过程,分析风速、山地对氯气扩散速度、距离、覆盖范围、浓度变化的影响。结果山顶发射时,风速越大,氯气的扩散速度越快,覆盖范围越广,最大扩散距离为249 m;山底发射时,在相同风速下,氯气的扩散距离、扩散速度均小于山顶发射时,最大扩散距离为221 m。山地对氯气扩散的影响主要是减缓氯气团的运动速度,减小氯气的影响距离,在山地的迎风面与背风面氯气浓度较高。结论不同风速和起伏山地对氯气扩散会产生较大影响,采用该分析方法可以归纳出有毒气体扩散及影响范围的一般规律。     

风向对街谷内颗粒物扩散的DPM数值模拟研究

该文基于CFD软件,建立城市街道峡谷颗粒物扩散的三维模型,采用标准k-ε两方程模型模拟城市街谷内的连续气流场,在此基础上采用离散相模型(DPM)对高宽比为2的街谷内颗粒物浓度场进行了数值模拟,给出了不同风向下空气流场和迎风壁面、背风壁面以及人体呼吸高度处街谷颗粒物浓度的分布。计算结果表明,风向对街谷壁面颗粒物浓度的分布有着显著影响:0°风向下风速为0.4m/s时,街谷壁面颗粒物积累浓度最大,流场呈现出明显的二维特性,不利于颗粒物扩散;其次是45°风向2 m/s风速;90°风向下风速为6m/s时最有利于街谷颗粒物浓度的扩散。外部大气湍流的驱使使得垂直风向街区内产生强烈漩涡,导致相同风速下街谷背风壁面颗粒物浓度均高于迎风壁面颗粒物浓度。     

关于机动车几何嵌入对城市街谷影响的研究

文章基于机动车几何体嵌入建立了城市街谷内空气流动和污染物分布模型,应用FLUENT 6.3进行了数值模拟,将尾气排放模化为速度输入边界条件,探究了不同来流风速下,街谷内流场和污染物分布。结果表明:机动车空间几何模型的构建更为细致地模拟了街谷近地层的空气流动及污染物分布。由于车辆模型的嵌入,街谷近地面污染物浓度不再呈现单调一致的变化规律;当来流风速为0.3 m/s时,在横向车辆之间局部子涡的影响下,污染物浓度呈增大-减小-增大的趋势;当来流风速增至1 m/s时,近地层污染物浓度先增大后减小,道路中部污染物浓度达到最大;随着来流风速的进一步增大,即3 m/s和5 m/s工况下,街谷内的风场环境由来流风占主导,污染物浓度自迎风面至背风面呈宏观上增大,在背风面有小幅衰减,污染物浓度最大值出现在背风侧机动车道。研究可为预测城市街谷近地层内污染物分布提供依据。     

壁面加热作用对街道峡谷污染物扩散的影响

采用CFD软件Fluent研究了不同壁面加热条件下街道峡谷内流场及污染物浓度分布情况.结果表明,当街道高宽比(H/W)为1.33时,在低风速(u=1m/s)条件下,当壁面与周围大气无温差时,街道峡谷内存在一个稳定的顺时针大漩涡,污染物在背风侧堆积.当背风面、地面和背风面分别被加热时,峡谷内流场分布与无温差时相似,此时峡谷内的湍流强度增强,导致污染物浓度降低.当迎风面被加热时,峡谷内流场由原来的单漩涡结构变为双漩涡结构,此时街道峡谷下部浓度较高,上部浓度相对较低.当地面和迎风面同时被加热,温差较小(?θ=2℃)时,街道峡谷内流场由单漩涡结构变为双漩涡结构; 温差增大为5℃,峡谷内由双漩涡分裂成了3个漩涡,此时污染物分布与迎风面被加热情况相似.通过实测值和模拟值的比较可知,Fluent软件对街道峡谷大气环境的模拟结果基本合理.     

道路绿化带对街道峡谷内污染物扩散的影响研究

研究了道路绿化带对街道峡谷内流场与机动车尾气扩散的影响特征.假设绿化带树冠为均匀多孔介质,采用压力损失系数表征树冠对空气流动的阻碍作用,建立可用于数值模拟的绿化带多孔介质物理模型.采用稳态k-ε湍流模型结合组分输运方程模拟道路中央有绿化带街道峡谷内的尾气扩散过程,模拟结果与风洞试验数据对比吻合较好.分析发现,有绿化带街道峡谷内存在一个围绕树冠的顺时针旋涡,旋涡中心略偏向右上方,背风面污染物浓度显著增大,较无绿化带的污染物平均浓度增长46.0%.进一步模拟了不同绿化带树冠高度情况下街道峡谷内流场与浓度场,发现随着树冠位置的上升,峡谷内流场旋涡中心逐步上移且偏向迎风建筑物,峡谷内整体气流速度下降,污染物浓度逐步升高,树冠底部高度为8 m时其污染物浓度可达4 m时的2倍多;尤其是当树冠顶部超过屋顶高度时,峡谷内污染物总体浓度增长迅速.     

煤场防风网防尘技术研究

随着中国经济的发展及人们环保意识的增强,露天煤场带来的粉尘问题也越来越引起重视。防风网作为一种控制煤堆场起尘与扩散的有效手段,近年来得到广泛应用。该文概要地介绍了国内外防风网的研究及应用现状;阐述了防风网的抑尘机理;分析总结了防风网的板型、开孔率和设置方式、网高、网宽、网一堆距等因素对其防风抑尘效果的影响,为今后在工程应用中合理选择防风网的各项参数提供了参考;并对防风网防尘技术在中国的发展提出建议。     

通风量对厨余堆肥氮素转化及氮素损失的影响

采用静态好氧工艺对厨余垃圾进行了堆肥化试验。堆肥设三个处理V0、V1、V2,其对应通风量分别为0.015m3(/kg·h)、0.030m3(/kg·h)和0.060m3(/kg·h),实验结果反映了不同通风量条件下,厨余垃圾堆肥的氨挥发及各形态氮的转化规律和其氮损失的数量。堆肥过程中,堆V0、V1、V2的厨余氨氮总释放率分别为6.02g/kg、8.54g/kg和5.74g/kg。堆制后,V0、V1、V2堆体全氮含量分别下降15.1%、17.1%和23.2%;有机氮分别下降46.5%、24.5%和23.0%;堆V0、V1的氨氮浓度分别提高364.8%和52.7%,V2下降25.7%。堆V0、V1、V2的氮损失率分别为33.3%、35.4%和48.9%,氨挥发占氮损失的比例分别为50.6%、58.2%和34.6%,堆V0、V1氮损失的途径主要是氨挥发,而堆V2的氮损失大部分来自有机氮物质的直接挥发。从堆肥效率、无害化程度和营养持留来看,厨余堆肥系统的通风比率以0.030m3(/kg·h)为宜,通风量过大会使有机氮的挥发增强,氮损失的比率加大。     

流动系统内生物膜的形成及控制

应用辐射流动室（Ｒａｄｉｃａｌ Ｆｌｏｗ Ｃｈａｍｂｅｒ,ＲＦＣ）技术宣地研究水力剪切力对硝化细菌在聚苯乙烯（ＰＳ）载体表面固定的。发现水力剪切力直接影响硝化细菌的固定。当作用于ＰＳ表面的水力剪切力大于８．０Ｎ／ｍ＾２时,硝化细菌基本不能在ＰＳ表面险境着;水力剪切力小于８．０Ｎ／ｍ＾２时,硝化细菌的固定程度随剪切力的减小而加强,直至达到最大,实验表明辐射液动室技术为定量研究生物膜形成及控制与水力剪     

滴滤塔气液流动与微生物膜分布的相互影响

生物膜滴滤塔性能受多孔填料、生物膜和气液两相流体流动特性的共同影响,传质过程复杂,流体流动强烈地影响生物滴滤塔生物膜的形成和分布,同时生物膜在滴滤塔中的分布反过来影响填料层内气液两相流体流动。实验研究了生物滴滤塔挂膜前后填料层的孔隙率和不同气、液流量下压强降的变化,结果表明:滴滤塔内生物膜分布不均匀,填料层孔隙率随填料层高度增加而增加,填料层中下部,孔隙率低,生物量最大,填料层顶部,孔隙率与挂膜前相等,无生物膜生长;挂膜前气体流量对填料层压强降影响较液体流量影响大,挂膜后液体流量对填料层压强降影响较气体流量影响大;同时微生物挂膜成功后填料层气体压强降远大于挂膜前压强降。