基于 Airpak的制药企业干燥车间通风数值模拟研究

利用Airpak软件采用SIMPLE算法对车间通风方式进行数值模拟,分析确定了改进方案,并与原有方案进行速度矢量、温度、空气品质等指标参数的比较。研究结果表明,干燥车间采用侧送异下侧回的送风方式控尘效果比较理想,且与实测数据较为一致,也表明利用Airpak软件进行数值模拟优化车间通风方式是可行的。     

打磨车间粉尘控制技术数值模拟

在金属制品打磨过程中会产生大量金属粉尘,不仅危害工人健康,还严重威胁安全生产。为了改善金属打磨作业过程中粉尘质量浓度超标的问题,提出了3种通风除尘方案,并采用数值模拟方法对打磨作业场所气流组织及粉尘扩散规律进行了模拟,对3种方案的除尘效果进行了分析。数值模拟结果表明,3种方案均有效降低了工作场所的粉尘质量浓度,其中风幕和排风罩配合使用的方案不但除尘效果较好,而且对生产工序影响较小,还能提高工人的舒适度,是较优的通风除尘方案,可在实际生产中推广使用。     

尾矿库重金属污染物迁移的现代数值模拟方法

为了给研究重金属污染物迁移提供指导性的方法和步骤,力求总结出尾矿库重金属污染物迁移的一般性研究方法。以尾矿库重金属污染为研究对象,采用事故树和鱼刺图对尾矿库重金属污染进行分析,找出主要污染源,建立污染物迁移数学模型,系统地归纳尾矿库重金属污染物迁移数值模拟软件,对主要污染源进行分析得出结论。结果表明各种研究手段之间存在步步深入,前后承接的联系,由此建立尾矿库重金属污染物迁移的现代数值模拟方法,提出尾矿库重金属污染物迁移的数值模拟方法的一般操作步骤。     

基于CFD的化学危害气体扩散数值模拟

针对科学、准确、动态研判气体泄漏演变情景难的问题,通过重构化工企业厂区的三维模型,采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）模型数值模拟方法,预演、分析气体扩散的路径、范围、浓度分布变化情况,并进行可视化。以福建省某化工厂为例,利用倾斜摄影影像数据建立化工厂区域内的建筑物三维模型,使用计算流体动力学开源软件OpenFOAM,对三维空间进行剖分生成计算域网格,采用三维Navier-Stokes方程作为控制方程,选用标准k-雷诺时均模型用于求解湍流效应,采用压力的隐式分割算法（Pressure Implicit with Splitting of Operations,PISO）计算流场,假设氯气在三维空间中某处发生泄漏,模拟了不同风速条件扩散浓度分布情况,实验结果表明：氯气的扩散轨迹受风场和建筑物布局影响较大,风速增大会加速氯气的扩散,有利于氯气污染物的稀释;建筑物会阻碍氯气的扩散,同时受湍流效应影响,氯气易在建筑物之间的街道聚集,浓度稀释较为缓慢。模拟结果可为制定应急预案和预案演练提供参考。     

基于BSMPKU的高分辨率大气扩散数值模拟研究

为了检验北京大学街区尺度模式BSMPKU(Block Scale Model of Peking University)在城市大气环境研究中的适用性,首先利用Thompson风洞试验的数据集对BSMPKU模式进行了验证,并将其模拟结果与OpenFOAM(Open Source Field Operation and Manipulation)的模拟结果进行比较,然后将BSMPKU模式应用在复杂的实际建筑物群中,进行了3种不同交通线源排放的理想数值模拟研究.结果表明:1)对于单个建筑物,随建筑物宽度增加,建筑物迎风面回流区和建筑物背风面的尾流涡区范围增大;2)BSMPKU和OpenFOAM对单个建筑物周围的流场及浓度场有较好的模拟能力;3)与基于高斯扩散理论的AERMOD相比,BSMPKU和OpenFOAM能更好地模拟出建筑物周围的浓度场,但两个模式的模拟结果都与实测值存在一定误差;4)在实际小区中,受建筑物群影响,建筑物群内的流场分布比较复杂,大部分地区风速大幅下降,建筑物群内污染物浓度场的分布受排放源位置和走向的影响很大;5)BSMPKU能较好地模拟出实际城区的流场和浓度场分布,具有一定模拟和预报复杂城区污染物扩散过程的能力.     

隧道及其上方城市环境污染物传播规律数值模拟研究

构建了一个含地上建筑环境、地下S形城市隧道、地上丁字形机动车道等几何结构的三维城市模型,运用计算流体力学模拟方式,首先数值分析了整体计算域流场及污染物分布特性,进而探究了环境风向及风速等影响因素.结果表明:开口贯通处对缓解下方S形隧道内污染作用明显,经南开口贯通处后污染降低约60％,但上方建筑环境则因此污染加重,西南区...     

有害物质泄漏扩散的数值模拟

有害物质泄漏是一种常见事故.利用高斯公式和三维有限元建立有害物质泄漏扩散数学模型,估测有害物质泄漏扩散的危害范围和泄漏物质扩散过程中浓度的大小,相应的数学模型可作为泄漏事故安全保障工作中预防为主的科学依据,从而为可能发生的事故进行预测预警.     

爆破云团扩散数值模拟研究

为了进一步探索爆破烟尘扩散规律,以及环境评估与预测的需要,在宏观角度上,运用箱模型云团扩散理论,对爆破云团的模型适用性进行了探讨,建立了爆破云团扩散控制微分方程。对某次工程爆破进行数值模拟,得到了爆破云团半径、云团高度和空气卷吸量随时间的变化关系曲线图。针对数值模拟结果与试验实测值之间存在的偏差进行了分析,结果表明,采用该方法进行爆破云团瞬时扩散模拟是可行的。     

井喷后硫化氢扩散数值模拟研究现状

随着含硫天然气藏的勘探与开发,井喷后硫化氢扩散的研究显得非常重要.通过查阅大量文献资料,从井喷后硫化氢扩散数值模拟的不同模型入手,对箱及相似模型、API模型、浅层模型、高斯烟羽模型和CFD模型进行了阐述和分析,对比了各类模型的基本原理和优缺点,指出了硫化氢数值模拟的研究方向和完善措施.     

通行新能源机动车隧道中特征污染物的数值模拟

通过文献调研等研究方法对新能源机动车的特征污染物与排放特点进行了讨论.通过开展数值模拟,研究了隧道内不同新能源汽车比例时污染物浓度的变化情况.文献调研结果表明,隧道内的特征污染物主要来自内燃机汽车.对于纯电动、燃料电池类新能源汽车,其在行驶过程中排放的污染物较少.对通行新能源汽车的隧道同样需考虑将污染物体积比控制在一定范围内,污染物体积比的选择与现有隧道没有本质区别,因此,可参考现有规范中关于污染物设计体积比的规定.此外,通过CFD软件Fluent,采用纳维-斯托克斯方程进行数值模拟求解,研究了不同情况下隧道内污染物的体积比,同时考虑了隧道的堵塞与正常通行工况.数值模拟结果表明,隧道内污染物体积比随新能源汽车比例上升而降低,在算例中,当新能源车比例超过2/3时,隧道内CO体积比在非堵塞情况下低于100 cm3/m3,在堵塞情况下低于150 cm3/m3,均满足规范的要求.可见,随新能源汽车比例提高,隧道通风的需风量将大大降低.研究结果可为隧道通风设计提供参考.     

基于矿井通风三维仿真系统的多级机站通风系统优化与应用

为分析总结多级机站通风方式实际应用中存在的影响通风效果的共性问题,以某大型机械化铁矿通风系统为研究对象,应用能适用多台风机串并联运行的"矿井通风三维仿真系统(简称3DVS)"软件进行应用研究。结果表明,3DVS软件可以快速地实现多级机站通风系统中不同型号多台风机联合作业下的风机选型。采用安装在运输巷道两侧的硐室型风机机站技术能有效解决大压差、大断面运输巷道不安装风门、不掘绕道设置风机机站的关键问题,实现风流有效分配,且具有较好的灵活性,其成功应用,不但为多级机站通风方式的应用提供了技术和经验支持,而且增强了多级机站通风方式的适应性和稳定性,可以减少风机机站维护工作量,不影响行人和运输,促进多级机站技术发展与推广。     

基于Fluent软件的角联通风网络数值模拟

首先采用拟牛顿法(Broyden方法),基于MATLAB编程对地下矿山角联通风网络进行了编程解算,此种方法避免了复杂的数学方程建立过程,使解算过程在计算机上便可全部完成,并且收敛快,精度高。通过对解算结果的对比分析,可以了解角联分支对通风系统的影响,论文重点通过FLUENT软件,对角联通风网络进行了数值模拟,分别模拟了角联分支内有风流流过以及无风流流过的情况,通过选取不同的通风巷道截面,观察速度云图以及矢量图等,可以清楚的看到角联巷道内风流的特性以及效果,为角联巷道内风流特性的研究提供了一定的依据,文章最后指出了在矿山实际情况中,在处理角联通风网络时应注意的一些问题。     

芯片厂蚀刻机台有害气体HCl的逸散数值模拟研究

芯片制造厂在清洗、蚀刻和沉积工序中大量使用化学药剂和特殊材料气体.为了芯片制造厂的职业健康风险防控,利用计算流体模拟软件Fluent研究芯片制造厂的金属蚀刻反应腔在保养期间HCl的逸出扩散规律.通过模拟给出洁净室内的速度场分布以及HCl浓度场分布规律,按照工作场所有害因素职业接触限值确定划分防控的3级区域——职业接触管制区域、职业限制区域、安全区域,从而为职业防控措施提出建议.     

矿井通风网络数据可靠性检验

进行矿井通风阻力测定时,由于受环境的温度、湿度、压力传递存在时间差以及测点处标高不准确等因素的影响,根据实测数据,计算所得矿井巷道基础数据存在一定的误差,常用的测量数据检验方法只能对若干条通路进行闭合回路检验,而不能对全矿井通风网络基础参数进行可靠性检验。本文中所介绍的检验方法将风网基础数据输入通风网络解算软件,以实测风量和经过计算所得巷道风阻为基准,实测风量为目标条件,进行计算机通风网络模拟,对全矿井巷道风阻进行连续的优化调整,使通风网络模拟结果与实际测定各巷道风量基本符合,从而实现全矿井风网基础数据的可靠性检验。该方法在某矿进行了实际应用,实践证明此方法科学、准确的获得了全矿巷道风阻参数,为矿井的通风改造奠定了技术基础。     

基于数值模拟的细水雾在汽车涂装车间喷漆室的应用研究

采用FDS软件对细水雾扑救汽车涂装车间喷漆室火灾的灭火效能进行数值模拟分析,着重探讨了喷漆室纵向通风、细水雾雾滴粒径、雾滴喷射速度、汽车障碍物等对扑灭油漆火的影响。模拟结果表明:在细水雾与油漆火的相互作用过程中,细水雾对火源的表面冷却和隔氧窒息作用显著;为了防止室内氧气得到补充,在开启细水雾灭火的同时应当联动控制关闭纵向通风系统;在模拟工况条件下雾滴粒径为100μm~300μm的细水雾灭火效果优于粒径为400μm、500μm的细水雾;雾滴在一定喷射速度范围内速度越大灭火效果越好,喷射速度为10m/s的雾滴灭火效果明显优于3m/s和5m/s的雾滴,但是为了防止火焰横向蔓延,喷射速度不宜过高;在汽车障碍物火灾中部分微小的细水雾雾滴受到火焰的卷吸作用,可以绕过障碍物进入火区发挥冷却作用,细水雾灭火系统能够有效控制障碍物火灾,可以应用于汽车涂装车间喷漆室。     

基于环境监测的矿井通风三维仿真辅助决策系统设计

为优化金属矿山矿井通风系统及辅助决策设计,弥补常用矿井通风仿真解算软件在环境监测、实时解算和辅助决策方面的不足,基于矿井通风理论、环境监测、计算机与通信技术开发矿井通风三维仿真辅助决策系统。提出通过利用实时监测到的井下通风环境参数（风量、风速等）和已存储在系统数据库里的巷道参数,实现对矿井通风网络实时解算,并将其应用到山金阿尔哈达矿井通风系统中。结果表明:矿井通风三维仿真辅助决策系统同步实现了山金阿尔哈达矿井通风系统的环境监测、风网实时解算和三维仿真模拟,提高了其矿井通风管理水平,为矿井通风系统改造优化设计和矿井向深部中段延伸时的通风系统设计提供辅助决策依据。     

横通道通风对隧道火灾烟气蔓延影响的数值模拟研究

为探究隧道横通道通风对隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件FDS,对不同火源位置的横通道临界风速、主隧道温度分布以及烟气层高度进行研究。研究结果表明：在一定火源功率范围内,隧道横通道临界风速与火源功率的1/3次方成正比且火源距横通道越远,临界风速越小;当火源位于交叉口,横通道使用临界风速通风时,隧道内烟气温度明显降低,烟气迅速沉降到2 m以下;当火源距离交叉口10,20 m,横通道通风会加快火源下游烟气沉降,烟气沉降速度随横通道通风速率的增大而增大;当火源位于交叉口时,烟气沉降由横通道通风对烟气的降温作用和涡旋作用共同主导,当火源位于距离交叉口10,20 m时,烟气沉降主要由涡旋作用主导。     

矿井通风系统稳定性SD预测仿真分析

为了建立矿井通风系统稳定性水平评价体系,以常村煤矿为研究背景,结合常村煤矿多风井、大风量、高瓦斯等特点,从技术、安全、经济角度建立一系列完整的评价指标体系,利用层次分析法确立指标权重,并结合属性数学理论形成通风系统稳定性综合评价模型,通过构建的模型对其进行综合评价。以通风系统综合评价为基础,从系统动力学角度,对常村煤矿未来2 a的通风系统稳定性水平进行仿真预测,总结其动态变化规律。研究结果表明:通风系统总体稳定性评价结果为良好,属于较稳定水平。常村煤矿通风系统稳定性水平在未来2 a内随着安全投入的增加呈总体增加趋势,但随着矿山通风系统稳定性水平的逐渐增加,稳定性增长速率将会减小。     

机械排烟系统优化设计数值模拟研究

本文以一超市建筑为例,运用火灾模拟软件FDS对排烟口位置、排烟口数量、排烟量、排烟口面积等对机械排烟效果的影响进行了研究。研究表明顶棚排烟优于侧壁排烟;排烟口应尽量远离疏散出口;排烟量达到一定数值之后,再增加排烟量,对排烟效果影响不大;增加排烟口数量,并合理分布其位置,可以得到良好的排烟效果。     

抽出式通风煤巷掘进过程中粉尘浓度分布规律的数值模拟

根据气固两相流理论，针对矿井掘进工作面的特点，采用计算流体力学的离散相模型（DPM）对掘进工作面通风过程中粉尘浓度进行数值模拟，总结抽出式通风掘进巷道中粉尘浓度的沿程分布及变化规律。