基于经典扩散模型不同粒径粒煤瓦斯扩散特征实验研究

为了获取多尺度粒煤在不同初始吸附平衡压力条件下的甲烷扩散特征,完成了0.25～1.00 mm,＞1.00～3.00 mm,＞3.00～6.00 mm和＞6.00～10.00 mm这4种粒径粒煤在1.0 和3.0 MPa初始吸附平衡压力下的甲烷扩散实验,并考察了经典扩散模型对各实验在0～10 min,0～60 min,0～180 min时间段的扩散拟合效果。研究结果表明:同实验时间,扩散率表现为随着粒径的减小呈增大趋势,0.25～1.00 mm相较＞6.00～10.00 mm粒径粒煤最大增大了73%;经典扩散模型不适用于描述甲烷在粒煤中的全阶段扩散,粒径越小拟合精度越低,仅对于初始扩散阶段（0～10 min）拟合效果较好;同初始吸附平衡压力,初始扩散系数D值随着粒径的增大呈递增趋势,＞6.00～10.00 mm相较0.25～1.00 mm粒煤扩散系数增大至7倍。不同尺度粒煤的瓦斯扩散特征,为煤层气达产、稳产、增产提供了储层改造方向。     

河流重金属随水-悬浮物-底泥迁移转化模型

详细分析重金属在河流中迁移转化过程,并根据质量守恒定律,建立河流重金属随水-悬浮物-底泥迁移转化耦合模型。分析表明:重金属在河流中迁移转化过程包括对流传质、分子扩散传质、吸附和解析传质、沉降和再悬浮传质;根据重金属传质过程及其在体积单元中的质量变化率,考虑河流的状态,建立了河流重金属随水-悬浮物-底泥迁移转化耦合稳态模型和紊动模型,在一定的边界条件和起始条件下,可实现模型的简化求解。     

航天发射场液体推进剂的泄漏扩散模型研究

为了实现对有毒推进剂泄漏扩散浓度的快速估算,对液体推进剂偏二甲肼在发射场泄漏蒸发扩散的实际情况进行理论分析,建立扩散模型,并从泄漏源、沉积效应、地面反射、大气稳定度等方面对扩散模型进行完善;应用数值模拟方法进行仿真,将数值模拟结果与实验数据、理论计算结果进行对比分析。研究结果表明:气体扩散模型与数值模拟及实验结果基本一致,但扩散模型计算结果偏小,这是由于推进剂进行了燃烧和氧化反应,扩散区域温度上升,大气稳定度降低,实际浓度更大。     

As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在骨炭中迁移行为的对流扩散模型研究

采用一维对流扩散模型对比分析了As(III)和As(V)在骨炭中的迁移行为,并开展解吸试验。结果表明,1)Langmuir等温吸附模型能够很好地描述批试验吸附数据,As(III)和As(V)的最大吸附量(qmax)分别为0.827 mg/g和0.337 mg/g。2)骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力随循环次数增加而降低,用对流扩散模型拟合试验数据获得的滞留因子表明As(V)的滞留能力是As(III)的1.38~2.20倍。3)共存阳离子在骨炭表面能够形成包覆层,从而增强了骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力,其中Mn2+强于Al3+;共存阴离子会降低As(III)和As(V)的滞留能力,其SiO2-3和PO3-4分别对As(III)和As(V)影响最强。4)0.1 mol/L的NaOH解吸能力要强于蒸馏水,As(V)的解吸程度高于As(III),3次累计解吸平均值分别为0.59和0.41。     

氯气泄漏扩散模型的初步研究

根据京沪液氯泄漏的一些数据,选取液氯泄漏的瞬间为研究范围,设定液氯泄漏的瞬间为2 min,大气压力为10.132 5 kPa,温度为15℃,风速为6m/s,假设液氯泄漏后全部变成蒸气,重气云团半径为10 m,利用重气云扩散模型--盒子模型,对氯气云团扩散后果进行定量计算,得到氯气泄漏瞬间的伤害范围分别是致死区0.042 9 km2,重伤区0.0979 km2,轻伤区1.067 km2.据此判断,氯气泄漏事故后果非常严重.提出了该模型的不足和需要改进的地方.     

北京市沙河水库沉积物重金属分布特征及扩散通量估算

对北运河上游沙河水库沉积物中典型重金属元素的污染特征进行了分析,采用Lars H¨okanson潜在生态风险指数评价了重金属的污染程度和环境风险,并利用一维孔隙水扩散模型(Fick定律)估算了微量重金属在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明,沙河水库沉积物重金属质量比随深度增加均呈现明显下降趋势,以库心区最明显。沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均质量比分别为49.8 mg/kg、42.8 mg/kg、42.9 mg/kg、18.3 mg/kg、167.9 mg/kg,除Pb外均超过北京市土壤自然重金属质量比近2倍。库心区重金属污染最为严重,表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn质量比分别超过北京市土壤自然背景值2.8、4.3、2.6、5.9倍。各采样点综合潜在生态风险指数(RI)以库心区最大,为49.9,但所有样点RI及均值都低于150,处于低潜在生态风险状态。随深度增加沉积物孔隙水中Cr质量浓度基本保持恒定;As质量浓度呈明显增加趋势,即存在孔隙水中As向上覆水释放;Zn、Ni和Cu质量浓度随深度增加呈下降趋势,并逐渐趋于稳定。Cr、Zn、As、Ni、Cu在沉积物-水界面的扩散通量分别为13.05μg/(m2·d)、-20.89μg/(m2·d)、108.4μg/(m2·d)、-35.67μg/(m2·d)、-5.11μg/(m2·d)。     

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.     

空气污染扩散模型与GIS应用结合的探讨

污染物的扩散模拟对环境决策、管理有着重要意义,而扩散过程又是一个包括时间、空间的复杂四维时空过程,其模拟需要GIS的支持。在分析基于GIS的地理开发系统和空气污染扩散模型的基础上,探讨了两者结合的最佳方式,并应用于广州市空气质量分析中,取得了较好的效果。     

安全评价中的气体扩散模型及应用

安全评价中如何预测和模拟气体储罐在完全破裂后介质瞬间泄漏的动态扩散过程目前还没有合适的模型。通常只能借用环保领域中的高斯模型和Suttom模型,但环保领域的模型为稳态扩散模型,不含时间变量,并不适合动态扩散过程。提出了安全评价专用的气体扩散模型,并应用于实际评价。     

危险化学品泄漏扩散模型的研究现状分析与比较

为了对危险化学品港口装卸过程中泄漏危险度进行量化评定,基于泄漏扩散模型提高港口的应急处理技术,对危险化学品泄漏扩散模型的研究现状从理论研究、试验研究、应用研究3方面进行深入分析。着重对高斯模型(Gaussian model),BM模型,Sutton模型,FEM3模型,箱及相似模型,P-G模型等模型从理论描述方法、适用对象和范围、计算精度和难易、参数选取等方面进行优缺点的对比研究,认为:由于危险化学品泄漏和扩散行为的复杂性,影响因素的多样性,使各类模型在具备一定的理论价值和现实意义的同时,还存在着参数选取不确定性、试验模拟差异性以及实际应用局限性的问题和不足,运用计算机技术完善试验结果数据库、改进数学仿真模型是其进一步研究发展的趋势。     

大气扩散计算流体力学模型综合评估方法研究

模型评估方法研究是模型研发工作的重要组成部分。基于科学性验证与统计性确认提出了大气扩散CFD模型的综合确认评估方法,通过示例的方式展示了方法的使用效果。综合确认评估方法可以提高模型筛选的速度,降低统计性评估对确认性试验数据的需求量,从总体上提高模型确认的效率。评估理论的研究有助于提高基于模型的大气扩散研究的准确性,也有利于高精度模型和试验的设计、开发与遴选。     

大气扩散模型统计性确认评估

使用计算模型预测物理过程之前,必须对该计算模型进行论证,确认评估通过后才能用于物理状态和过程的计算和预测。讨论了基于数据统计属性的确认评估对面向大气扩散物理现象的计算模型之适用性;探究了模型评估工作的基本内容、关键概念和通用原则;给出了确认评估参数的定义、选择原则及示例;分析了评估度量指标的内涵和适用条件;探讨了可接受模型需要满足的指标准则及统计性确认评估指标的选用;最后,指出了基于统计度量的确认评估方法的改进方向。扩散模型评估理论的探讨有助于提高基于模型仿真的大气扩散研究的准确性,也有利于高精度模型和基准试验的设计、开发与遴选。     

ALOHA在放射性污染物的Gaussian扩散模型中的应用

对核电事故发生以后放射性污染物的扩散模式进行了讨论,最终选用高斯模型对放射性污染物扩散进行了模拟研究。同时,针对扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程复杂的问题,实例应用了ALOHA软件进行综合分析计算与绘图,对于公共安全部门快速、有效地处置核事故具有重要的理论指导。然而,此应用软件也有一定的局限性,未考虑到放射性污染物特有的半衰期性质,给数值模拟带来了不准确性,在接下来工作中将进一步改进。     

ALOHA在放射性污染物的Gaussian扩散模型中的应用

本文对发生核电事故发生以后放射性污染物的扩散模式进行了讨论,最终选用高斯模型对放射性污染物扩散进行了模拟研究。同时,针对扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程复杂的问题,应用ALOHA软件进行综合分析计算与绘图,对于消防部队快速、有效地处置核事故具有重要的理论指导。     

动扩散系数新模型下不同粒径构造煤的瓦斯扩散特征

为揭示不同粒径构造煤的瓦斯扩散特征,采用瓦斯解吸仪分别在井下现场和实验室内开展了原煤样和不同粒径的构造煤瓦斯扩散实验,并采用低温氮吸附法测定其孔径分布,采用动扩散系数新扩散模型计算各类扩散实验的初始扩散系数D0及其衰减系数β、有效初始扩散系数De0和有效动扩散系数De(t)。结果表明:各类粒径构造煤的瓦斯扩散率初期增长较快,但衰减迅速。同时刻下,粒径越大,D0越大,β越小,构造煤中孔隙由表及里孔径逐渐缩小,正是这种孔径特征控制了D0和β的大小。同时,粒径越大De0和De(t)越小。与之相反,井下构造煤原煤样具有更小的粒径,致使原煤样的瓦斯扩散速度更快,因此构造煤具有更严重的突出危险性。     

基于CSOIL模型的村镇土壤重金属人体暴露风险评估

CSOIL模型可用来评价污染土壤重金属对人体的暴露风险。该模型考虑的暴露途径包括土壤、空气、水和植物,通过输入场地特性参数、物理化学特性参数和暴露行为参数计算当地居民在某种重金属暴露下的风险指数,还可以分析不同暴露途径对总暴露剂量的贡献率。以天津市东丽区华明镇为例,运用CSOIL模型对其土壤重金属的人体暴露风险进行评价,并与东丽区背景值的暴露风险进行比较。结果表明,华明镇土壤中As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn和Ni对人体的暴露风险指数均小于1,为可容忍暴露风险,其中As、Cd、Pb、Ni的污染风险指数远大于背景值风险指数。As、Cd和Ni以土颗粒食入暴露途径的影响最大,而Cd以自家菜园食入暴露途径的影响最大。研究表明,CSOIL模型能快速有效地对村镇污染土壤的人体暴露健康风险进行评价。     

基于质量流率离散方法的液氨储罐泄漏扩散模型的研究

针对高斯模型中忽略物质质量流率的变化导致模拟结果与实际存在偏差的问题,将物质质量流率根据泄漏持续时间进行离散化处理,获得不同时间段的物质泄漏量,以此对高斯烟团叠加模型进行修正,得到若干烟团不同时刻的浓度分布模型,并以液氨储罐泄漏事故为研究对象,获得较恒速泄漏条件具有明显差异的有毒云团危害区域。针对其后果偏差产生的原因——罐内初始压力Pn及储罐的充装水平α进行研究,分别比较在不同的Pn及α取值情况下泄漏后果的变化及差异。研究表明,增大Pn或减小α能够有效减小液氨泄漏的危害距离,并且会减小恒速泄漏条件分析后果的偏差,对液氨等罐区的管理提供依据。     

天然气门站泄漏扩散模拟研究

城市天然气门站安全、稳定、高效的运行有利于天然气的配送。一旦门站发生事故,则可能造成人员伤亡、经济损失和严重的社会负面影响。结合相关的经验公式,建立了适用于城市天然气门站燃气泄漏的带压降模型,又在此基础上运用FLUENT建立带压降泄漏下的扩散模型,用于门站天然气泄漏扩散的特点和影响范围分析。并且运用该模型对某城市天然气门站进行实例应用,其结果对提高城市天然气门站的安全性有着指导作用。     

随机游动模型在大气污染扩散分析中的应用探讨

应用随机游动扩散模拟方法,并结合天津市的实际气象数据,对某区域的大气污染扩散情况进行了模拟计算.由模拟过程和结果可以看出,相比于高斯模型等其他常用方法而言,随机游动扩散模拟适用的范围较广,可用于瞬时以及非均匀的浓度扩散分布状况,也能够不受污染物质的特性所限制(气态物和重粒子都可进行模拟).模拟结果对有关部门的污染防护与事故处理有一定的参考意义.