城市地区应急污染物扩散的模拟

将城市边界层模式(CBLM)和随机游动扩散模式连接,组成城市地区应急污染物扩散模式,利用该模式模拟瞬时源(35 t氯气)泄漏后污染物在城市地区的扩散特征.通过平地、3种理想城市建筑和实际南京城市建筑条件下风场和污染物扩散模拟结果的比较,分析了建筑高度和密度对城市风场及污染物扩散的影响.此外,结合美国环保署的毒物浓度伤害准则AEGLs,评估了城市地区氯气泄漏后危险区域的变化特征等.结果表明,污染物质量浓度在地面随时间逐渐减小,质量浓度最大值在泄漏后10～60 min从约139 mg/m3降低到1 mg/m3,外围最小值也从约10 mg/m3降低到0.1 mg/m3.且质量浓度中心随气流向下游移动,在一定时刻内,水平分布尺度逐渐增大.由于建筑拖曳力影响,模拟区域风速变慢,污染物在模拟区域停留时间延长,质量浓度中心值衰减减缓,扩散面积衰减减缓;且建筑高度越高,建筑密度越大,以上特征越明显.污染物在实际扩散中,扩散特征随着建筑条件的变化而不断变化.在所设置的气象条件及事故发生条件下,事故发生30 min后可解除重伤区警报,事故发生1 h后可解除危险区警报.     

均匀流送风对喷烤漆房污染物扩散研究

喷烤漆房内的污染物传播及火灾控制是喷烤漆房设计和使用时的重中之重,设计有效、合理的通风系统可很好地规避这一问题。以某喷烤漆房为原型建立了物理模型,应用数值模拟方法构建了喷漆过程中污染物扩散过程,并研究了产生均匀流的通风系统设计以及不同均匀流速对污染物扩散的影响规律。研究表明,采用纤维布形式可简单高效地构建静压箱结构形成均匀流。文中还建立了纤维布、过滤棉多孔介质模型,结果表明当均匀流速度为0.91 m/s时,喷漆人员面部附近的甲苯浓度降至喷射浓度的0.02%,远低于危害值。     

基于Google Earth的城市大气污染扩散模拟分析

针对城市环境下的大气污染物扩散问题,采用Google SketchUp,从Google Earth地图中提取建筑物高程、经纬度等地理位置信息,建立城市三维模型。基于湍流理论和气体运动方程,模拟污染物在城市环境中的扩散演化过程,重点讨论了污染物扩散的运动规律及危险区域的变化。实验结果说明,污染物浓度一般集中在泄漏口的下方向,高浓度污染区呈现为狭长的椭圆区域,并随时间逐步扩大,但经过较长时间的扩散高浓度污染区趋于稳定。根据污染物扩散数值模拟结果,结合Google Earth地图绘制了污染物扩散危险区域图,为相关部门制定事故应急决策提供参考。     

液氯钢瓶泄漏扩散模型简化及定量分析

液氯泄漏是常见的化学事故之一。通过对氯气的理化性质、危险特性和泄漏简化模型分析,估算氯气泄漏的扩散半径。同时以扩散半径作参考,为氯气泄漏事故应急处理提供技术支持。     

液氯钢瓶泄漏扩散模型简化及定量分析

液氯泄漏是常见的化学事故之一。通过对氯气的理化性质、危险特性和泄漏简化模型分析．估算氯气泄漏的扩散半径。同时以扩散半径作参考,为氯气泄漏事故应急处理提供技术支持。     

船舶废气排放扩散模拟计算方法研究

基于船舶AIS数据的船舶废气排放评估计算模型,以高斯烟团扩散模型为核心,结合船舶航行和排放特征,构建移动船舶源排放烟团扩散模型。利用控制变量法,在其他变量参数相同条件下,分别设定不同风向、不同大气稳定度、不同高程平面,仿真模拟航行状态下的船舶排放烟团扩散至空间环境中的质量浓度分布情况,分析船舶在不同环境参数下的扩散特征。结果表明,仿真模拟结果与实际气体空间质量浓度分布情况相符。通过在深圳市盐田港区布设船舶废气排放岸基固定嗅探监测设备,对港区进、离港和过往船舶进行大气污染物排放组分(SO2、CO2、NO、NO2)全天在线实时监测,以SO2作为试验样本气体,船舶排放的SO2排放至监测站的模拟质量浓度与实际监测质量浓度标准误差为19.81%,在合理的误差范围内,验证了船舶废气排放扩散模拟计算方法的科学有效性。     

城市加气站液化石油气埋地储罐泄漏扩散模拟研究

分析城市加气站液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,LPG)埋地储罐泄漏后LPG在砂土介质中渗流扩散的物理过程及特点,确定埋地储罐不同位置泄漏出现的物质流动状态,分析LPG在砂中传输过程中与砂、空气、水之间的传热、传质方式.采用LPG渗流扩散传热、传质多相混合数值模型,对某城市加气站LPG埋地储罐气相区发生泄漏事故在含水量不同的罐池中渗流扩散过程进行模拟,得到LPG饱和度、危险浓度、压力、流速等空间分布规律以及流动趋势、出口浓度变化,并对影响LPG流动的主要因素进行分析.模拟结果表明罐池出口位置对气体渗流扩散方向的影响大于储罐壁面形状和重力的影响;泄漏口和出口附近区域压力随距离下降梯度较大,中间压力下降较缓;储存压力是影响LPG在砂土介质渗流过程中压力的关键因素;在同一位置气体在非饱和砂中渗流的压力高于气体在干砂中的压力;存在砂土中的水有阻碍气体扩散的作用.     

核电事故中核素气溶胶烟羽扩散的模拟研究

本文选用高斯模型对放射性气溶胶扩散特性进行了模拟研究,分析了影响气溶胶扩散的主要几何参数和气象因素,探求了放射性污染物在地面上的浓度分布,最大浓度位置以及安全范围的划分等问题.模拟研究结果与相关文献相一致,证明了高斯扩散模型对此类扩散模拟的合理性和有效性；这为全面了解放射性气溶胶扩散的特性、对快速、有效地处置核事故具有指导意义.     

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.     

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。     

Impact of leakage location and downwind storage tank on the gas dispersion in a typical chemical tank storage area

Toxic gas leakage in a tank area can have catastrophic consequences. Storage tank leakage location (particularly for high leakage) and downwind storage tanks potentially influence gas diffusion in tank areas. In this study, we developed a numerical and experimental method to investigate the impact of a high leakage location and downwind storage tank on gas diffusion based on three (1.05H, 0.90H, and 0.77H, H was the tank height, 22m) leakage field experiments on the leeward side of storage tank, which have been not conducted before. The experiments revealed an unexpected phenomenon: the maximum ground concentration first decreased and then increased with increasing leakage height. The simulations illustrated that the differences in micrometeorological conditions caused the maximum ground concentration of gas emitted from the roof to be higher than that emitted from the tank wall near the storage tank height. The downwind storage tank 1) had little influence on the entire diffusion direction but altered the local diffusion pattern; 2) reduced the maximum ground concentration (∼18.7%) and the distance from the emission source (approximately a storage tank diameter); and 3) had strong influences on the concentration, velocity, turbulence, and pressure on the leeward side. The concentration negatively correlated with the velocity, pressure, and turbulence in the middle of the two storage tanks on wind centerline. Our results can improve understanding of gas dispersion in tank areas and provide references for mitigating loss and protecting lives during emergency response processes.     

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。     

基于数值模拟的槽边射流吹吸罩控制面与控制风速研究

槽边射流吹吸罩已广泛应用,但以射流理论为基础的计算方法多通过经验确定关键控制参数,并进行设计和应用,忽略了一些因素对吹吸流场的影响,难以准确确定槽边射流吹吸罩控制面板位置和控制污染物所需最小风速的要求。因此,以苏联巴杜林的射流末端速度法为例,利用计算机流体力学计算技术,对不同送排风速情况下三维槽边射流吹吸罩的流场分布和毒物控制效果进行模拟分析,确定槽边射流吹吸罩控制面位于0.6～0.8 L的位置,一般取0.65 L的位置,为防止污染物扩散,控制面的风速不宜小于1.28 m/s。     

液化和压缩气体半球形扩散模型集的构建和应用

国内外液化和压缩气体的泄漏爆炸事故屡见不鲜,针对其性质和短时间近地面扩散的特点,总结、修正和扩展了瞬时泄漏下的平均半球形扩散模型。对于连续泄漏,利用数学积分理论建立了静风下的半球形扩散模型。接着对有风时的情况进行建模推导,将风速和气体自身扩散速度进行矢量合成,得到了半椭球形扩散和半椭圆锥与1/4椭球体组合扩散下气体的质量浓度和质量浓度变化趋势。最后用实例验证了该模型的先进性。该模型集能较好地反映液化和压缩气体泄漏后不同泄漏情况、时间、近地面区域和风速下的扩散浓度空间分布及其动态变化过程,为事故后果预估和应急救援决策提供参考。     

防灭火泡沫流体在采空区高位倾斜裂隙通道中的扩散研究

防灭火泡沫材料是1种新型的防灭火材料,对高位倾斜裂隙火灾的降温隔热、充填加固具有很好的应用性能。为了了解高位倾斜裂隙通道中泡沫流体的扩散规律,通过理论推导得出不同裂隙倾角和方位角下浆体2端面压力差随时间的变化方程式,以理论公式为基础进行修正,提出了泡沫流体的扩散规律函数式,并通过用其他实验测点进行误差对比分析。研究结果表明:误差均在允许的范围之内,证明拟合出的函数式具有普遍适用性,可以为大采空区隐蔽高温火源点的防治提供理论支持。     

煤粒筛分现象与粒度分布特性的试验研究

在求解煤的物性参数时,为探究煤粒平均粒径对参数求解的影响,以5种不同粒级的煤粒为研究对象,系统研究筛分现象和粒度分布;以煤粒瓦斯扩散系数求解为例,分析算术平均值、体积加权平均体积粒径对计算结果的影响.研究结果表明:煤颗粒在筛分过程中会出现特殊分选现象,目标粒级粒度分布仅占真实粒度分布的33.37％～49.32％;算术平...     

泄漏孔高度对液氯槽罐车泄漏后果的影响研究

为研究液氯槽罐车在道路运输过程中,罐体泄漏孔高度对液氯泄漏扩散过程的影响,本文基于计算流体力学软件Fluent,建立不同高度泄漏孔对应的罐体气相、液相空间泄漏的理论模型,计算不同泄漏模型的泄漏量,研究不同风向、风速、泄漏孔径对氯气泄漏扩散过程的影响。结果表明:风向对2种泄漏模式的扩散范围影响不显著;风速较小时,气相空间泄漏的致命范围大于液相泄漏;风速较大时,液相空间泄漏的致命范围远远大于气相空间;同时,两者受风速的影响具有相似点,风速越大泄漏扩散相对稳定后的氯气浓度值越低;气相、液相泄漏模式的致命范围均随泄漏孔径的增大而增大。研究成果可为液氯槽罐车泄漏事故应急救援、应急处置提供依据。     

油气储罐罐壁焊缝静载拉伸检测试验研究*

为建立磁记忆信号与罐体焊接缺陷演变的对应关系,获得以非接触方式检测焊缝处的磁记忆信号来实现对罐体的早期预警和无损检测技术,开展罐壁焊缝试样静载拉伸试验,研究油气储罐在静载拉伸过程中焊缝的磁记忆信号变化规律,并结合有限元模拟仿真进行磁场分布规律的分析。结果表明:磁记忆信号梯度值会在焊缝缺陷处产生突变;随着裂纹深度的增加,磁记忆信号梯度峰峰值呈线性增加,并且峰值随着拉伸载荷的增加而线性增加。     

基于稳态与非稳态的喷吹管内流场的对比研究

针对等孔径喷吹管,利用CFD软件对其内流场进行数值模拟,得到不同入口流量条件下的流场分布特性。对喷吹管进行非稳态流场模拟,并与稳态模拟结果分析比较,模拟结果误差控制在1%以内,验证了将喷吹管非稳态内流场简化为稳态流场分析具有一定的可行性。沿着喷吹管气流流动方向,喷嘴出口流量分布不均匀,整体有增大的趋势;沿喷吹管轴向气流渐趋均匀,即越靠近端面,喷吹偏心角越小,甚至为0。