松散煤岩中放射性氡多角度扩散试验装置研制及应用

为了进一步研究放射性氡在松散煤岩介质中的运移规律,为氡法探测矿井煤自燃隐蔽火源位置提供一定的理论依据,自主研制了松散煤岩介质中放射性氡多角度扩散试验装置。该试验装置可以进行放射性氡在不同温度、粒度和空隙度的松散煤岩介质中不同方向上的扩散试验。利用该装置成功进行了一次放射性氡在45°倾斜方向上、不同温度煤体中的扩散试验。试验结果表明:在扩散方向上氡浓度呈非线性减小趋势,氡浓度衰减率及衰减量逐渐降低;随温度升高,氡浓度呈线性上升趋势,且扩散方向上氡浓度衰减量增大,衰减率减小;在扩散方向上,氡浓度受温度变化影响逐渐减弱。     

负压防护急救车车厢内生物污染物运动扩散的数值模拟与试验验证

为掌握负压防护急救车车厢内生物污染物的分布情况,运用计算流体动力学(CFD)方法和拉格朗日颗粒随机轨道模型,对该车车厢内生物污染物的运动扩散进行数值模拟;并通过试验对比研究车厢内污染物浓度场的分布状态,试验与模拟的结果基本一致。同时表明:该随机轨道模型较好地反映生物污染物运动扩散的时空分布特点;负压防护急救车车厢内污染物浓度较高,医护人员应穿戴有效的个人防护器材。     

浮射流特性对工业建筑室内污染物分布影响研究

在前人实验数据误差分析的基础上,基于空间热及污染物分布相关理论,采用数值模拟方法,对不同浮射流强度下热及污染物分布过渡区进行研究。研究表明,浮射流强度较低(如373 K)时,污染物分布过渡区将增厚,部分污染物由于扩散作用将与热出现明显分离现象,扩散至建筑下部空间,影响工艺及人员健康。     

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。     

超压防护急救车车厢内生物污染物运动扩散的数值模拟与试验验证

为考核超压防护急救车通过生物污染区域时的车厢环境安全性,运用CFD方法和拉格朗日颗粒随机轨道模型,对车厢内的生物污染物运动扩散进行了数值模拟,并通过试验对比研究了车厢内污染物浓度场的分布状态.试验结果与模拟结果基本一致,说明拉格朗日颗粒随机轨道模型能较好地反映生物污染物运动扩散的时空分布特点,超压防护急救车车厢环境安全性良好.     

掘进工作面贴附射流通风浓差理论研究

掘进工作面压入式通风形成的风流是贴附射流。根据流体力学和射流理论 ,通风射流体结构分为起始段和主体段。风筒出口风流是新鲜的 ,射流周围气体中污染物浓度高于射流体的浓度 ,与射流气体存在浓度差。因此 ,其通风射流为浓差射流。笔者分析了贴附射流主体段、起始段的轴心浓差和质量平均浓差 ,得出了计算模型。同时为研究压入式通风过程中污染物的分布提供了新的理论依据     

重气泄漏扩散试验研究综述

介绍重气泄漏扩散试验(包括全规模大型现场试验和实验室模拟试验)的研究进展.全规模大型现场试验的试验场景与真实场景一致,通过现场试验得到的数据可靠且可以观察到一些独特的试验现象.实验室模拟分为水槽模拟和风洞模拟,其中水槽模拟的可视化效果好,直观性很强.当水槽模拟采用盐水时,盐水流动速度小于重气,易获得其涡旋结构照片,而且试验在液体内部进行,无毒性或腐蚀性,比较安全.风洞试验和水槽模拟都不需要花费大量财力、物力且结果可靠,为数值模拟提供了数据.本文通过分析重气试验的研究现状,指出了风洞试验的研究方向.     

流体中污染物对轴对称物体的扩散模型及其简化研究

在建立静止流体和运动流体中污染物对每种常见的具有轴对称物体吸收表面的扩散模型的简化计算公式时,首先给出了相应问题的扩散模型级数解.简化扩散模型的理论依据是浓度服从误差函数分布和叠加原理.把静止介质中污染物对方形容器、球体和柱体的扩散以及流动介质中污染物对矩形管、圆形管等常见轴对称体壁面的扩散的浓度分布均简化为简单的计算公式.     

可爆性气体泄漏扩散时均湍流场的数值模拟

本介绍了一种基于κ—ε湍流模型的研究可爆性气体泄漏扩散的三维数值模拟方法。中对乙炔气体扩散试验的风场和质量浓度场进行了数值模拟，并将质量浓度场的数值模拟结果与风洞试验数据进行了比较。模拟结果与试验数据吻合得很好，从而验证了本数值模拟方法的有效性。     

室内丙烷连续泄漏扩散浓度变化的数值模拟

探究室内气体燃料泄漏后的扩散特性及危害范围的影响,采用CFD软件FLUENT对室内丙烷连续泄漏扩散浓度变化过程进行数值模拟,研究丙烷的浓度场分布和爆炸浓度范围的变化规律。结果表明:水平射流运动和重力对气体的扩散有显著的影响;墙壁对气体的扩散有阻碍作用,在近壁面处形成高浓度区域;爆炸危险区随泄漏时间的增加而先增大后减小。     

基于DPM模型的建筑小区内颗粒物扩散研究

近年来,颗粒物污染是影响居民居住环境的关键因素,为了控制颗粒污染物扩散、改善居民生活环境、提高居民生活质量,有必要研究不同风向和不同污染源位置下颗粒物的扩散规律。根据几何参数建立了建筑小区的三维模型,采用FLUENT软件,选用RNG k-ε两方程模型和离散相模型(Discrete Phase Model,DPM)对建筑小区内的气流运动、颗粒物扩散及浓度分布进行数值模拟,给出不同风向、不同污染源位置下人呼吸高度和窗高处的空气流场和颗粒物浓度场。研究显示,结合当地主导风向,合理安排建筑小区布局及车道的走向可以有效减轻建筑小区受污染的程度,从而提高建筑小区风环境质量,改善居民的生活环境。     

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。     

钢铁企业工作场所煤气泄漏扩散规律的研究

以钢铁企业管网煤气泄漏为研究对象,以煤气泄漏扩散规律为研究主题,在确定煤气泄漏相似于浮力射流的基础上,建立煤气泄漏扩散的数学模型。采用CFD软件PHOENICS数值模拟气体泄漏过程的速度场及其浓度分布。在已有煤气泄漏检测系统的基础上,选择性实验模拟煤气泄漏浓度与扩散时间、扩散方向的变化。数值模拟和实验模拟表明,虽然两种方法所得结果存在一定差异,从定性分析角度而言,却能够反映工作场所煤气泄漏后在有限空间内运移扩散的一般规律。     

甲烷射流扩散火焰结构试验研究

利用不同口径、不同流量的甲烷射流扩散火试验研究了射流扩散火焰结构特征,得到了射流火从层流燃烧到湍流燃烧再到吹熄的一般规律.结果表明,不同口径射流火在层流扩散燃烧与湍流扩散燃烧时火焰高度的变化各有不同.火焰最大高度出现在湍流扩散燃烧阶段.某些工况下燃烧出现脉动火焰现象,此时的火焰高度较小.     

液态烃类挥发及扩散综合试验装置构建与柴油试验

为了研究密闭空间内不同温度的液态烃类挥发及扩散过程,设计配有恒温装置的密闭预混塔,并在此基础上构建一套液态烃类挥发及扩散特性综合试验装置,研究预混塔内柴油挥发量、蒸汽云浓度及饱和蒸汽压与柴油温度之间的变化规律。试验结果表明,柴油挥发量与温度呈指数关系;各温度条件下,各测点蒸汽云浓度都逐渐上升,并在35~60 min时达到稳定值(即液气两相相对平衡);温度越高,饱和蒸汽压越大,但不同温度下的饱和蒸汽压相对差越小。     

煤矿采空区瓦斯富集机制研究

为研究采空区瓦斯富集机制,解决瓦斯抽采浓度偏低的问题,用自制的多元气体富集试验装置,模拟采空区不同浓度瓦斯的运移过程,并基于分子扩散理论进行分析。结果表明,瓦斯和空气的密度差产生的浮力导致采空区内瓦斯浓度自下而上整体呈增高趋势,并在其上部形成瓦斯富集区;由于混合气体密度差使气体浮力作用的压力扩散效应强于分子扩散效应,采空区内形成较明显的瓦斯分层现象;采空区遗煤内本身赋存的瓦斯浓度越高,瓦斯富集区内瓦斯浓度越高。     

采油射流泵内流场数值模拟

采油射流泵内流场是具有逆压力梯度的强湍流场，扩散管部分具有不规则边界。采用代数法生成扩散器贴体坐标系统；并选择使用高Ｒｅ数ｋ－ε。模型及考虑逆压力梯度影响的壁面函数法对射流泵整体流场进行数值模拟。将理论结果与试验值进行对比分析，二者基本符合，数值模拟的可靠性得到了验证。     

基于MIKE21模型的洋河水库水质模拟

近年来,由洋河水库富营养化引起的供水安全问题日益突出。为应对洋河水库富营养化问题,基于迁移扩散及对流扩散理论,利用MIKE 21二维水动力模型对其水质进行了模拟。考虑污染物随水流入库及出库过程,分析了在水动力作用下TN、TP、NH_3-N随时间迁移扩散的质量浓度变化及分布情况。结果表明:模拟初期污染物以扩散为主,高浓度区域主要集中在入流处,在入流高峰期污染物向整个库区扩散,垂直水库中心线以西出现高质量浓度水域;入流与出流稳定期污染物以降解为主,水库中心水域污染物质量浓度较高。最终模拟得到库区TN质量浓度约为4.5 mg/L,TP质量浓度为0.06~0.075 mg/L,NH_3-N质量浓度为0.20~0.25 mg/L;9月水库实测TN、TP、NH_3-N质量浓度分别为5.0 mg/L、0.008 mg/L、0.20 mg/L,与模拟结果基本一致。研究表明,8月中旬到9月中旬,洋河水库污染物浓度较高水域极易暴发富营养化,此结论可为洋河水库水质评价、供水安全及污染物治理提供参考。     

MM5/CALMET/CALPUFF数值模式在关中地区SO2环境空气总量控制中的应用

利用中尺度气象数值模式MM5、边界层风温场诊断数值模式CALMET和污染物扩散多源数值模式CALPUFF,模拟和预测了关中地区2007年逐时气象要素场和S02的质量浓度分布.SO2质量浓度预测结果与监测结果的对比分析表明,年均质量浓度的预测与监测值比较接近,日均质量浓度的预测与监测值的时间变化趋势基本一致.污染物扩散轴线与主导风去向一致.西安、咸阳和铜川污染物的扩散主要沿东北、西南方向,宝鸡、商洛主要沿西北、东南方向,渭南市沿着秦岭北麓向东西方向扩散,表现出关中特有地形和气象条件对污染物扩散的影响.在现状SO2排放源和不考虑城乡界线的条件下,以各市SO2年均质量浓度最大值点作为控制点,年均质量浓度的二级标准为判断条件,采用等比例消减原则测算关中地区SO2的环境空气总量约60万t/a,西安、咸阳、宝鸡、渭南、铜川、洛南分别约9万t/a、11万t/a、7万t/a、29万t/a、2万t/a、2万t/a;在考虑城乡界线的情景下,关中地区SO2允许排放总量约31万t.     

弯道明渠内危化品泄漏扩散的数值模拟

自由水面流动和危化品水体迁移扩散过程属有界性问题,利用两相流理论建立三维瞬态VOF动力学模型,在其基础上提出危化品水体迁移扩散的浓度压缩性微分方程,有限容积法离散方程,高分辨率Gamma离散格式适用于解决有界性问题,用Gamma格式离散VOF和危化品迁移扩散方程的对流项。对Chang实验的弯曲水槽的流动及危化品扩散进行数值模拟,模拟结果与实验结果较吻合。笔者建立的数学模型能准确地模拟水流三维特性突出的弯道水槽的流场和危化品水体迁移扩散过程。