三氟甲烷灭火剂在管网中流动状态分析

通过对三氟甲烷灭火剂在管网中的流动状态、管网中灭火剂流动的压力～时间(p～t)曲线分析,进一步阐明三氟甲烷灭火剂气液两相流动状态下管道压力损失,利用推导的压力损失计算公式对具体的系统进行实际计算,并通过实际的系统喷放所测得的数据对计算结果进行验证,进一步证明推导的压力损失计算公式的可用性和对三氟甲烷灭火剂在管网中的流动状态分析的正确性。     

洁净气体灭火剂与火焰作用过程中氟化氢的产生量研究

采用半导体激光吸收光谱法,实时测试七氟丙烷、三氟甲烷和六氟丙烷等洁净气体灭火剂与火焰作用过程中产生的氟化氨质量浓度,对灭火剂在不同体积分数下产生的氟化氢量及其变化规律进行了研究,并考察了灭火速度对氟化氢产生量的影响.结果表明,当灭火剂体积分数低于临界灭火体积分数时,灭火剂的体积分数越高,灭火剂与火焰作用过程中产生的氟化氢质量浓度越大,在距临界灭火体积分数还很大时,产生的氟化氢质量浓度就超过了4 000mg/m3.当使用洁净化学气体灭火剂熄灭燃烧杯火焰时,灭火速度越慢,灭火过程产生的氟化氢就越多.3种灭火剂熄灭燃烧杯火焰时产生的氟化氢质量浓度随灭火时间变化规律基本一致.当灭火时间高于10 s时,产生的氟化氢质量浓度均超过了4000m/m3.     

溴氟丙烯/13X沸石复合粉体抑制汽油火的试验研究

为提高粉体灭火介质的灭火性能,基于粉体灭火剂在火灾防治领域的重要性,通过减压吸附的方法,将洁净高效的气体灭火剂溴氟丙烯负载在13X沸石的孔洞之中,形成气-固复合粉体灭火剂。采用X-射线衍射仪、扫描电镜等对复合粉体的结构和组分进行表征。通过模拟试验研究溴氟丙烯含量不同的复合粉体对汽油油池火的灭火效果,并和普通的干粉灭火剂进行对比。结果证明,溴氟丙烯和13X沸石所形成的气-固复合粉体灭火剂针对汽油油池火具有很好的灭火性能,在同样的试验条件下,其灭火时间和灭火剂用量远少于普通的干粉灭火剂,且随着复合粉体中溴氟丙烯的含量增加,复合粉体的灭火性能逐渐提高。     

甲烷/空气预混气体泄爆过程的动力学研究

以甲烷/空气为研究对象,建立小尺寸管道气体爆炸实验平台,利用高速纹影技术,探测了泄爆过程中预混气体火焰在管道内的传播特性,并得出流场压力、火焰传播速度变化曲线;同时建立k-ε模型,对管道内甲烷/空气预混气体泄爆过程进行模拟,得到数值模拟情况下的流场压力和火焰传播速度变化曲线.模拟图像和实验图像变化趋势大体一致.     

气相管道小孔泄漏压力响应试验与仿真研究

管道压力是进行泄漏速率计算和泄漏后果模拟的重要参数,采取试验与数值模拟相结合的方法对小孔泄漏压力响应进行研究。以中国石油大学(华东)泄漏及气体扩散测试试验系统为平台,建立了试验系统的Flowmaster模型,并通过试验数据对模型进行验证。结果表明,试验系统可以用来研究小孔泄漏管道内的压力响应情况并准确计量泄漏速率,可以基于Flowmaster模型预测复杂工况下小孔泄漏管道内的压力响应情况,并且能够较为精确地计算泄漏稳定后管道内的平均压力。     

压缩空气泡沫在长距离管路输送中压降的数值模拟

基于Fluent对压缩空气泡沫在长距离管道中的流动特性进行了数值模拟研究,将压缩空气泡沫近似为弥散流,采用Saplart-Allmaras模型模拟了不同管径下压缩空气泡沫以及不同泡沫原液浓度的AFFF泡沫在长距离管道内的流动及压降变化。模拟结果表明,随着距离变化,各管径管道内压降均呈现线性变化,且随着压缩空气泡沫的流动,压降线性增大。管道管径对管内压降变化具有显著影响,管道直径越小,管道内压降越大;泡沫原液浓度对压降的影响较小,且压缩空气泡沫在长距离输送中的压力随距离线性衰减。将模拟结果与长距离输送的试验结果进行了对比,误差在10%以内。     

气-固复合粉体在高原地区灭火性能的试验研究

为满足高原地区低压低氧环境对火灾防治的特殊需求,在拉萨进行模拟试验,研究由溴氟丙烯和13X沸石所组成的气-固复合粉体灭火剂对汽油火的灭火性能,并与平原地区的合肥的灭火效果进行对比。试验结果表明,在拉萨低压低氧的环境下,复合粉体灭火剂对汽油火具有很好的灭火性能。在同样的试验条件下,其灭火时间和灭火剂用量比合肥减少20%以上,说明该复合粉体灭火剂在高原地区有很好的适用性。     

浅谈三氟甲烷气体灭火系统

对三氟甲烷(HFC-23)气体灭火系统作了比较全面的介绍,并对其应用及系统设计作作了探讨,给出详细的系统设计范例,对系统设计中灭火剂用量进行了计算。三氟甲烷灭火系统以其对人体和设备的高度安全性能、高效的灭火性能、良好的经济性和环保性,被国内外消防行业普遍看好,有望成为21世纪气体灭火领域的主流。     

基于HLLC算法的连通器瓦斯爆炸模拟研究

为研究连通器瓦斯爆炸的瞬态流场并精确捕捉冲击波,采用基于详细化学反应的建表方法(TDC),在OpenFOAM平台上开发基于HLLC算法的瓦斯爆炸求解器,对1 m3密闭釜-管道系统内的瓦斯(甲烷)-空气预混气体爆炸模拟分析,通过瓦斯爆炸试验对模拟结果进行验证,在此基础上分析连通器瓦斯爆炸火焰及冲击波传播特性。结果表明:瓦斯爆炸火焰经过管道时加速,以射流形式喷入传爆釜,传爆釜冲击波的反射波与射流火焰耦合诱导二次爆炸,冲击波强度二次急剧上升;传爆釜中冲击波强度随管道长度增加而增大,管道长4 m时,火焰传播持续加速,而管道长6和10 m时,火焰传播速度先增高后降低。     

管输天然气在不同环境介质中泄漏扩散模拟研究

为了分析管输天然气在不同介质中泄漏问题,基于流体力学和多孔介质理论,通过CFD软件建立了管道泄漏的三维仿真模型对该问题进行分析。首先,针对架空管道和埋地管道分别建立了泄漏扩散模拟模型和多孔介质的埋地管道模型;其次,对不同压力下的天然气管道进行模拟计算;最后,通过甲烷体积分数和压力分布等参数对管道泄漏现象进行分析。仿真实验结果表明：相同压力下,在空气中泄漏的天然气在进入空气时会形成射流,在同一水平面上沿射流中心点向外甲烷浓度呈抛物线型分布;在土壤中泄漏的天然气会在泄漏口处形成蘑菇云状分布。     

受限空间内粉尘流动的浓度分布模型及其数值模拟

受限空间内颗粒的流动规律对研究颗粒输送和净化等有很大的作用,在其基础上运用气固两相流动理论中的欧拉-拉格朗日离散相模型和湍流等模型,并以该模型为基础,采用计算流体力学的软件,以通风管道为例,对受限空间内粉尘浓度分布规律进行数值模拟。分析和讨论气体风速、管径的变化对通风管道内浓度分布的影响,同时对管道后底部附近的直线和点处浓度随进口风速变化进行模拟和监测。通过结果和对比表明该模拟较好地体现了粉尘等颗粒在管道等受限空间实际情况,具有重要的参考和借鉴作用。     

非金属管道微小泄漏动力学数值模拟和试验对比

为了探索非金属输送管道泄漏规律,从数值模拟和试验两个角度,对液体PE管道发生泄漏前后管道内流体与泄漏口的流动状态进行了对比分析,为判定管道泄漏提供了依据。运用FLUENT软件针对PE液体管道泄漏,在不同孔径、不同压力下,构建管道泄漏模型分别进行仿真,分析不同泄漏情景下压力梯度的分布规律。同时在近似相同条件下进行PE管道两点泄漏模拟试验。结果显示:数值模拟与试验结果基本一致,泄漏孔处压力、流速均与管内初始压力成正相关;初始压力和孔径的增大,会导致管内压力下降速度上升,但最终会趋于稳定值。     

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。     

输油管道积水驱除流动特性研究

为避免输油管道低点游离水积聚而恶化腐蚀环境,引起管道断裂造成潜在安全事故,采用实验与数值模拟相互验证的方法对管道积水驱除系统特性进行研究。基于FLUENT模拟管内油携水的动态过程,并结合实验验证分析不同工况下油水界面状态变化,在此基础上基于等效切应力原理,进一步揭示大管径管道积水驱除的流动特性。研究结果表明：管道底部积水形态与油相流速和含水量有关,其中,前者影响较大。实验系统监测积水在有机玻璃中的运动形态与数值模拟结果基本一致,互为验证结果的可靠性,为研究大管径管道积水驱除提供依据。基于等效切应力原理,可解释任何管径管道积水的流动特性,对积水驱除的实际应用提供参考。研究结果可为埋地管道低点积水流动驱除提供技术支持。     

球接管容器气体爆炸尺寸效应的试验研究与数值分析

为了解尺寸对球形容器连接管道甲烷-空气混合物爆炸的影响规律,利用Fluent软件,采用κ-ε湍流模型、涡耗散模型(简称EDC模型)、壁面热耗散、热辐射模型及SIMPLE算法,建立了球形容器连接管道内甲烷-空气混合物爆炸的数值模型,对容器与管道内甲烷-空气预混气体爆炸的尺寸效应进行了数值模拟。结果表明:随管道内径增大,球形容器内最大爆炸压力逐渐增大,管道末端最大爆炸压力变化无明显规律;而随管道长度增加,球形容器内最大爆炸压力逐渐减小;改变管道内径,较大体积球形容器内最大爆炸压力均大于较小体积球形容器内最大爆炸压力,最大爆炸压力上升速率的规律则相反,容器体积对管道末端最大爆炸压力的影响无明显规律。     

山体隧道油气管道安全稳定性规律研究

鉴于目前隧道内管道常规力学计算结果相对保守,没有考虑高强度管材较高延性的问题,构建了山体隧道管道稳定性分析有限元模型,采用Ramberg-Osgood本构模型描述管材力学特性,采用非线性弹簧模拟隧道内滑动支座和管卡特性,采用土弹簧模型描述分析地下结构与土体相互作用关系,对某隧道天然气管道进行了稳定性计算,研究了不同因素对稳定性的影响规律,并在此基础上提出了隧道管道敷设的优化方法,为工程设计提供参考。     

T型结构压力管道流固耦合模拟与试验验证

为研究T型压力管道结构内部流体非定常流动诱发的管道振动问题,采用流固耦合分析方法进行分析,借助有限元分析软件ADINA对输送气体介质的T型压力管道结构的进行了流固耦合数值模拟,得到了管内流体流动参数的变化以及管道应力分布规律,并预测了管道振动特性。同时,利用管道振动测试试验系统进行T型管道结构的振动特性进测试,得到压力管道耦合振动响应频率。结果表明:流固耦合数值计算的结果与试验结果能较好地吻合,流体介质的T型压力管道内存在明显的流固耦合效应,不考虑流固耦合作用结果与实验结果相差很大。     

T型分支管道内油气爆炸火焰传播特性数值模拟研究

根据受限空间内油气爆炸特性,基于RNGk-ε湍流模型、Finite-Rate/Eddy-Dissipation化学反应模型和相应的控制方程,采用SIMPLE算法对T型分支管道内油气爆炸发生与发展过程进行了数值模拟。基于数值模拟结果分析了T型分支管道内火焰传播形态变化特征和火焰速度传播特性,并将仿真结果和实验结果进行了对比,发现仿真结果与实验结果吻合良好,表明建立的油气爆炸仿真计算模型可以较好反映管道内油气爆炸火焰传播特性。     

气液灭火剂对磷酸铁锂电池模组灭火能效研究

为研究不同灭火剂对储能电池模组火灾有效性,搭建储能舱试验平台,选取8. 8 kWh磷酸铁锂储能电池模组,以0. 5 C倍率恒流过充诱发电池热失控至起火,灭火试验采用中压细水雾、Novec1230、七氟丙烷、六氟丙烷4种不同灭火剂,对比不同灭火剂的灭火效能。研究结果表明:六氟丙烷无法在短时间内扑灭明火; Novec1230和七氟丙烷2种气体灭火剂能快速扑灭明火,但降温效果不彻底,容易发生复燃,均不适合作为磷酸铁锂电池模组灭火剂;中压细水雾能迅速扑灭明火,持续喷射可防止复燃,是较为理想的灭火材料。     

不同类型管道内瓦斯爆炸冲击波传播试验研究

为探究不同类型管道内瓦斯爆炸冲击波传播规律,利用L型、T型和十字型试验管道模拟井下巷道结构,采用瓦斯燃烧爆炸测试系统进行瓦斯爆炸模拟试验,监测管道内不同位置的压力值,研究不同类型管道内瓦斯爆炸冲击波在转弯和分岔结构前后的压力变化规律。试验发现:L型管道转弯处外侧管壁爆炸冲击波压力峰值最高;T型和十字型管道的分岔结构可以降低L型管道转弯处的压力峰值,且T型分岔结构的降低效果更好;L型、T型和十字型管道对冲击波压力的衰减效果依次增强。