水幕导流体液膜封闭特性数值模拟

为解决水幕液膜所存在的不封闭现象问题,使用FLOW-3D软件,采用RNGκ-ε湍流模型、VOF方法和单相流体模拟水幕导流体液膜流动,应用GMRES方法求解离散方程。通过模拟计算分析"导流体"使液膜达到连续封闭要求的可行性,并分析单宽流量、水箱宽度及导流体间距对液膜流速和厚度的影响。结果表明,通过引入"导流体"可以使液膜达到连续封闭的要求,并根据Nusselt关联式得出了符合自身情况的关联式。     

煤粒瓦斯瞬时扩散模型研究

为使扩散方程能够准确描述煤粒瓦斯涌出规律,首先依据相似理论和扩散第二定律建立瓦斯扩散系数计算方法,并结合试验数据得到扩散系数与时间的关系。然后基于此构建煤粒瓦斯瞬时扩散球状模型,运用分离变量法对模型进行求解,得到该模型的无穷级数解析解和模型系数的确定方法。最后通过计算值与试验值对比验证瞬时扩散模型的准确性,同时分析瞬时扩散模型与煤体复杂孔隙结构的关系。结果表明:扩散系数随时间的变化符合幂函数递减规律;构建的瞬时扩散模型能够准确描述煤粒瓦斯扩散规律,理论计算高度反映了试验结果;瞬时扩散模型可以从时空角度体现煤粒复杂的孔隙结构。因此该模型可用于计算瓦斯预测参数和研究瓦斯动力灾害形成过程。     

基于LBM的集中涌出瓦斯在通风网络中蔓延仿真

应用速度-浓度双分布格子Boltzmann模型建立了基于LBM的瓦斯蔓延速度模型和浓度模型,并通过Boussinesq方程将2个模型有机耦合起来.采用基于分块耦合算法的速度-浓度LBM模型将巷道分成若干规则的块,对各块分别独立计算,仅在边界处交换数据,从而去除冗余网格,简化了网格计算,提高了系统资源利用效率.模拟实例结果表明,通过该模型可得到集中涌出瓦斯在通风网络中蔓延的直观信息和其速度、体积分数、压力等大量数据,还可以得到每条巷道内瓦斯体积分数峰值及其个数、位置和到达时间,从而能提供有效避开高浓度瓦斯的方案.集中涌出瓦斯在通风网络中蔓延一段时间后总体体积分数会降低,但是由于某些位置(如巷道拐角、巷道风流交汇处)的风流处于紊流状态,其瓦斯体积分数相对比较高,人员进入矿井时应尽量避免在这些地方停留.     

一种基于纹理特征的主动红外烟雾识别方法

视频图像火灾探测技术因其探测效率高、响应速度快等优点而被广泛应用,但普通摄像机无法拍摄零照度(黑暗)甚至低照度环境下的烟雾图像。而火灾发生时往往先产生烟雾,若能实现火灾早期的烟气探测将有利于预防火灾规模的扩大和人员财产的损失。利用红外摄像机结合红外发射灯来成像以完成对火灾的探测,具体探测过程为:首先利用中值滤波去除原始灰度图像中的噪声;其次利用三帧差分法提取烟雾前景;然后通过Local Binary Patterns与灰度共生矩阵分别获取烟雾纹理的局部和统计特征;最后将烟雾纹理特征输入Fisher分类器以识别烟雾与非烟雾(如水汽、飞尘等),并及时发出报警信号。设计有无环境风和人为干扰环境下的烟雾与水汽试验,利用烟雾运动的不规则性与扩散性、图像的Gabor特征、LBP尺度验证所用纹理特征。结果表明,从分类正确率和响应时间看,在低照度环境下所用纹理特征优于其他烟雾特征法。另外,通过调节相机与火源之间的距离,可得到应用于实际工程的红外摄像机最佳安装距离。     

易诱发输电线路跳闸的山火时空分布规律及发生频率分析

基于中国南方电网某公司下属各局所辖区域内自2000年以来山火诱发高压输电线路跳闸事故的统计数据,从季节和月份等时间因素及地势地貌和林分类型等空间因素进行分布规律分析,确定山火诱发同步跳闸频率;为进一步探讨易爆发山火地区存在的问题和安全隐患,利用全国森林火险气象警报图与谷歌地球软件相结合的方法,对南方五省份(广西、广东、云南、贵州和海南)输电线路因山火跳闸的重灾区进行初步识别和划分。结果表明:时间上,可致跳闸的山火爆发具有季节性,一般集中于每年2—4月和每日11:00—18:00,发生频率依次为71.2%和91.2%,而在输电线路因山火跳闸率最高的2月份,云南西北部和广东北部的局部区域森林火险气象等级达到5级;空间上,可致跳闸的山火发生在阳坡的频率为94.1%,其中在缓坡和直线坡发生频率依次为50.0%和55.6%;维持山火可燃物多为桉树等油性速生林,发生频率为58.5%。此外,在地域分布上,云南、广西及南方五省份交界处由于森林覆盖稠密且高压输电线路分布密集,山火诱发跳闸事故较为严重。     

盐岩储库建腔期安全评价模型研究

盐岩储库建腔期事故发生的频度甚至高于运营期,如何对建腔期储库进行风险分析和安全评价已成为储库建设面临的首要问题。建立了盐岩储库建腔期地下系统故障树模型和多层次、多指标安全评价体系,并根据试验和数值模拟结果构建了各评价指标的评分模型。结合工程实际,用模糊灰关联分析法对金坛某储气库进行了安全评价,得出等级为IV级稳定。为了进一步确保建腔期储库的安全性,用三角模糊数表示基本事件失效概率可能性分布函数,通过计算各最小割集所代表的故障模式与顶上事件的灰色关联度,得出腔体埋深过浅、人为操作不当、夹层垮塌、顶板预留岩层厚度过薄、内管临界流速小于卤水流速、自激振动和动力失稳等是可能导致金坛某储气库建腔期事故的主要因素。     

氢安全研究现状及面临的挑战

氢能具有储运便捷、来源多样、洁净环保等突出优点,许多国家把发展氢能作为重要的能源战略。氢安全是氢能大规模商业化应用的重要保障。在分析国内外氢安全领域近年来最新研究进展的基础上,依次从氢泄漏与扩散、氢燃烧与爆炸、氢与金属材料相容性及氢风险评价等方面,系统总结了国内外氢安全研究面临的挑战,并对我国氢安全的发展提出了建议。     

大断面掘进压入式风筒最佳高度的数值模拟

为了确定大断面掘进工作面压入式风筒的最佳安设高度,采用数值模拟方法分别模拟了风筒中心距底板6 m、4.5 m、3 m、2 m以及风筒安设于洞室顶部时,通风20 min后爆破炮烟(CO)的稀释效果,并求解了各种风筒布置情况下不同断面的通风死区比例。结果表明,通风排烟效果最差的情况为风筒固定于侧帮距底板6 m时,其次为风筒固定于侧帮距底板4.5 m时,再次为风筒固定于顶部中央时,风筒固定于侧帮距底板2 m时CO在巷道内的呼吸带高度沿程浓度分布与风筒距底板3 m时差别不大,但风筒中心距底板2 m时容易造成掘进工作面上隅角炮烟和粉尘的积聚。因此,大断面掘进工作面压入风筒最佳安设高度为3 m。