基于正交试验法的高斯扩散模型预测精度研究

为研究高斯扩散模型预测精度的影响因素,运用正交试验设计法,设计三因素五水平的正交试验,采用MATLAB软件和FDS软件分别得到高斯扩散模型理论预测值与模拟值,并引入归一化均方差NMSE将二者进行对比,采用极差分析以及方差分析法分析不同因素对高斯扩散模型预测精度的影响程度。研究结果表明：大气稳定度对高斯模型气体扩散浓度预测结果具有显著性影响,其次是气体种类,然后是气体初始密度。研究结果可为模型相关参数修正与改进提供借鉴。     

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。     

核事故中放射性核素扩散浓度的理论预测

在高斯烟羽模型的基础上,对核事故中放射性云团在大气中的扩散规律进行了研究。利用倾斜烟团模式,考虑实际过程中核素粒子的重力沉降、雨洗作用以及放射性衰变等因素的影响,提出一种迅速估算放射性核素扩散浓度的方法。该方法可计算核事故中连续点源和瞬时点源在不同气象、地形条件下的浓度分布,并可获得地面的干沉积率和湿沉积率。放射性核素浓度的确定是放射性事故抢险救援和辐射防护等工作的基础和前提,是放射性事故应急救援的重要组成部分。该结果在核事故的应急救援过程中,对救援人员划定警戒区和确定周围居民的疏散范围具有重要意义,并可为制定救援方案和应急决策提供科学依据。     

天然气瞬时泄漏扩散规律及其影响因素研究

为分析和预测天然气泄漏的扩散距离、扩散面积及扩散后的不动火区域,有效控制事故发生及降低事故后果,以某天然气储罐为例,对天然气瞬时泄漏的扩散规律进行了数值仿真。首先,确定适用于轻气的高斯烟团模型;然后,基于高斯烟团模型进行仿真分析,绘制天然气瞬时泄漏扩散的等质量浓度曲线和动火燃爆区域;第三,分析泄漏量、大气稳定度、地表粗糙度等因素对天然气扩散的影响,并分别确定不同条件下的动火燃爆区域;最后,基于数值仿真分析结果,提出天然气泄漏后的应急疏散和救护措施。结果表明:天然气扩散距离和面积随泄漏量增大而增大;大气越稳定,扩散的距离和范围越大;扩散距离随地面粗糙度增大而减小。     

LNG储罐泄漏危险性计算及影响因素分析

针对LNG储罐泄漏气体扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程复杂的问题,选取适当的气体扩散模型,对危险气体的扩散进行模拟和分析,绘制蒸汽扩散UFL(爆炸上限)、LFL(爆炸下限)、1/2LFL浓度等值线图,实现蒸汽扩散伤害分区的准确划分,提高了计算速率和精确度。并利用程序模拟分析了风速、地表粗糙度、泄漏速率等因素对LNG泄漏气体扩散影响。研究结果表明,当风速方向和泄漏源泄漏方向相同时,蒸汽扩散距离和危害范围随风速增大呈减小趋势;蒸汽在下风向扩散距离随着地表粗糙度的增大而减小;扩散距离和危害范围随泄漏速率的增大而增大。     

AFTOX烟团扩散预测模型参数敏感性分析

通过设置不同环境气象条件的风险污染源,选取最大高峰浓度和最大高峰浓度出现的时间为考察指标,采用正交试验法,分析环境风险评价预测模型AFTOX中大气稳定度、事故处地表粗糙度、事故处地表类型和干湿度对其预测结果的影响。分析结果表明,当风速一致时,大气稳定度对最大峰值浓度的影响总是大于事故处地表粗糙度以及事故处地表类型和干湿度,而最大峰值浓度出现的时间对各参数的敏感性无变化。     

煤巷掘进过程中粉尘浓度影响因素分析

为了掌握煤巷掘进过程中粉尘浓度变化的影响因素,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）考察了掘进巷道风速、风筒直径、风筒出风口到掘进工作面距离以及风筒的悬挂高度对粉尘浓度变化的影响。结果发现：当掘进巷道风速为0.25-4 m/s时,提高巷道内的通风风速,可以降低巷道内的粉尘浓度,缩短呼吸性粉尘浓度达到稳定的时间,减小工作面粉尘的危害;有利于通风除尘的风筒相关参数为风筒直径0.4-0.6 m、风筒出风口到掘进工作面距离6-7 m、风筒悬挂高度2.0-2.2 m。     

飞机库燃油泄漏扩散特性及影响因素分析

为有效预防飞机库燃油泄漏扩散导致的重大安全事故,基于国内某飞机库空间结构,建立了燃油泄漏扩散试验平台,通过模拟试验及数值模拟的方法,探究飞机库燃油泄漏扩散过程油气体积分数的分布规律及环境因素的影响。结果表明：飞机库水平方向上油气扩散速度较快,竖直方向上呈现明显的分层规律,经过初始稀释、障碍累积、重力沉降及被动扩散阶段后实现浓度平衡;温度、泄漏位置和泄漏量对飞机库内油气体积分数分布影响显著,随着温度的升高,模拟机库空间内最大油气体积分数增幅较大,泄漏位置主要影响空间内部油气扩散达到平衡体积分数的时间,泄漏量对空间内最大油气体积分数、油气的平衡体积分数及达到平衡体积分数的时间均有影响,对油气的产生速率影响不大;飞机库内障碍因子对油气扩散的扰动以及油气累积后的二次加速现象,使得飞机库内湍流强度急剧增大,导致危险油气体积分数区域不断扩大。     

影响涡旋型电除尘器离子产生浓度的因素分析

通过回归正交设计,建立涡旋型电除尘器电场中的离子浓度n_e与放电电压U、电场风速v_0和同排极板空隙距离D这3个因素之间的函数关系式。通过编程求解回归模型,获得离子浓度较高的优化结果:当U为17.8 k V,v_0为3 m/s,D为40 mm时,n_e可达6.97×10~9个/cm~3以上。根据粒子成像测速法,可以得出放电极附近的风速约为v_0的2.5倍以上。通过收尘试验可知,对于粉尘粒径小于15μm的微细粉尘,涡旋型电除尘器收尘效率可达到90.2%。     

MOA框架下建筑工人不安全行为扩散影响因素研究——基于系统动力学方法

为探索建筑工人不安全行为扩散影响因素的动态作用机理,通过整理相关文献,基于MOA理论“动机-机会-能力”影响框架,运用系统动力学方法,构建更贴合实际的系统动力学仿真模型,研究各因素对建筑工人不安全行为扩散的影响规律。研究结果表明:动机、机会水平的降低、能力水平的提高对不安全行为扩散行为有显著的抑制作用,其中,受控动机、环境压力、工作尽责对不安全行为扩散的影响分别相较于自主动机、联结强度、安全素质更为显著;综合控制动机、机会、能力三维度因素相较于单独控制上述3个因素,对不安全行为扩散的抑制更有效。研究结果可为建筑施工企业根据实际情境,综合把控建筑工人不安全行为扩散因素,进而提高安全管理工作效率提供一定参考。     

氢燃料动力船岸基式加注作业泄漏扩散模拟及影响因素分析

为保障氢燃料动力船加注作业安全,基于FLACS软件构建模拟模型,将模拟与实验结果进行对比,分析泄漏方向、大气稳定度、风速等因素对氢燃料动力船岸基式加注作业泄漏扩散的影响,并基于模拟结果划定加注作业限制区域及警戒区域。研究结果表明:FLACS模拟结果与实验结果吻合较好;大气越稳定,泄漏后的氢气云越难扩散;水平方向上,氢气云扩散距离随风速的增大先小幅增加后降低;垂直方向上,较高风速对氢气云扩散存在促进作用;建议水上加氢站的控制室在原先设计的基础上向内移动5 m以上;建议取沿船长方向125 m、沿船宽方向21 m、沿垂直方向24 m为包络线,设置加注限制区域,该区域内禁止无关人员进入,并严禁任何形式的点火源。     

重气泄漏扩散实验的计算流体力学(CFD)模拟验证

运用CFD软件Fluent中的标准双方程湍流模型,对重气瞬时和连续泄漏的扩散进行了模拟以预测重气扩散过程中参数的变化,结果表明重气在垂直高度上的浓度随高度增加而减小,对于重气到达一点处的时间而言,瞬时泄漏的预测时间小于实际到达时间,而且浓度减小到零的时间也要先于实际的时间,连续泄漏的情形则相反,模拟过程假设风速和风向不变导致模拟结果没有实际的波动大.通过将模拟的最大摩尔浓度进行误差统计计算表明:Fluent对于连续泄漏源的扩散模拟结果最为准确.CFD模型能准确预测重气扩散过程中气体浓度的变化,可以应用于实际的风险分析和安全评价中.