埋深对城市地下管道爆炸的影响规律

在特定情况下,城市地下空间废弃管道中会因为油气的泄露等因素形成爆炸环境,利用AUTODYN建立合适的数值模拟模型,围绕管道内部爆炸后对覆盖层的毁伤效应和对地表面空气超压影响展开研究,给埋地管道内部爆炸模拟提供了新的思路。运用建立的模型对不同埋深管道上方覆盖层在爆炸荷载作用下的破坏过程、毁伤规律以及空气中爆炸冲击波的衰减规律进行研究,为建立全面的城市地下管道风险评估指标体系和确定安全防护规范提供了参考。研究结果表明:对于不同埋深管道爆炸,管道上层覆土层的厚度对爆炸后管壁产生的压力影响不大;随着埋深的增加,在空气中形成的伤害破坏范围变小,空气超压衰减符合空气中爆炸后冲击波的衰减规律,埋深每增加0.1m,其空气超压减小4.5%~5.1%左右。     

球形容器内H2-Air爆燃特性的数值模拟

为了研究氢气在密闭容器中燃烧的发展过程,基于20L球形容器中H_2-air爆炸实验(Crowl and Jo,2009),采用数值模拟的方法对密闭容器中Φ=1的混合气体的爆炸压力和火焰锋面位置进行了详细分析。通过对比实验和模拟的结果可知:燃烧过程中受重力影响使得不同方向的火焰传播速度不同,导致实际燃烧过程与模拟相比较为缓慢;壁面的阻碍作用导致火焰在密闭容器内传播速度先增加后降低;实验过程中的热耗散和浮力影响是导致误差的主要原因。     

公共建筑结构内爆炸效应的数值模拟

大型公共建筑结构内的爆炸问题分为4个连续阶段,即炸药的爆轰、冲击波的传播、冲击波与结构壁面的反射、结构壁面在爆炸载荷作用下的动力响应。为研究大型公共建筑结构内爆炸的效应,以爆轰动力学、爆炸力学、结构动力学和爆炸力学计算方法等多个领域的理论知识为基础,选取典型长方体空间为研究对象,采用有限元计算方法,对长方体密闭空间内冲击波传播规律及壁面爆炸载荷分布特性进行了数值模拟。结果表明:在爆炸冲击波距离结构壁面较远时,计算模型中的冲击波衰减规律与无限大气中的相似,可以采用空爆理论计算模型;而在结构壁面处,由于受到反射冲击波的影响,当反射波与入射波叠加后在某些观察点会出现压力急剧升高,甚至压力超过首个峰值的现象;在结构壁面的角域,由于冲击波衰减缓慢,超压作用时间较长,破坏效果也最大。     

基于CFD管道三氟甲烷灭火剂流动相态研究

为研究三氟甲烷灭火剂在管道内的相变规律,在分析和研究相关理论和试验的基础上,提出了分段研究三氟甲烷管道流动相态的思想和模型;并利用Fluent前处理软件,基于实际试验管网系统建立了基于CFD的三维几何模型。在研究模型适用性的基础上,对管道内三氟甲烷灭火剂流动相态进行了分段模拟,并对模拟结果进行分析,得到了三氟甲烷灭火剂在管道内的相态变化规律。结果表明,该模型能较为准确地模拟出管道内三氟甲烷灭火剂流动的相态及变化规律。     

烟气深度余热回收技术对燃气锅炉NOx排放扩散迁移规律的影响研究

运用Fluent计算软件对北京市丰台区某燃气锅炉排放烟气中NOx的转化和扩散过程进行了数值模拟,定量地研究了烟气深度余热回收技术对燃气锅炉排放NOx在大气中的迁移规律产生的影响,并与Screen 3模型模拟的结果进行了对比.研究发现:烟气深度余热回收技术的应用使NOx的最大落地浓度与烟气直排时相比增加了2.5倍,NOx对本地地表的影响面积增大了15750 m2,增加了本地环境污染的风险.结合燃气锅炉的NOx控制技术提出了缓解局部环境风险的解决方案.结果表明,烟气深度余热回收技术与低氮燃烧技术联用,NOx的控制效率达到70%以上时,在有效提升锅炉热效率的同时,可以缓解由于烟温大幅下降造成的本地环境污染恶化的风险.     

城陵矶综合枢纽工程建设对洞庭湖水动力影响模拟研究

受流域降雨量偏枯以及三峡工程蓄水运行等综合影响,洞庭湖季节性干旱问题近年来日益突出.为缓解洞庭湖旱情,湖南省和湖北省政府提出了建设城陵矶综合枢纽工程.枢纽工程的建设,将改变洞庭湖水动力特征,影响湖区生态环境.该研究基于MIKE 21模型构建了洞庭湖二维水动力模型,模拟预测了枢纽工程建设前后洞庭湖湖体水位、流速等水动力参数变化特征.验证结果显示:水动力模拟结果与实测值吻合较好,模型计算结果有效可靠.模拟结果显示:城陵矶综合枢纽调度运行后,能够有效抬升全湖水位0.78~1.06 m,增加湖泊面积5.96%~10.84%,增加湖容31.18%~39.69%.枢纽工程对缓解洞庭湖秋季旱情、春季旱情作用明显,能够在一定程度上解决洞庭湖枯水期提前、枯水期延长、枯季水位偏低等问题.随着水位的抬升,湖体流速有不同程度的减小,退水期、枯水期平均流速由0.30 m·s-1和0.23 m·s-1降至0.28m·s-1和0.19 m·s-1,分别降低了6.67%、17.39%.城陵矶综合枢纽运行后,水流速度减缓、水体滞留时间延长,将加大湖体富营养化风险.     

基于离散仿真分析的废弃电器电子产品回收网络优化

优化电子废弃物回收网络对控制回收成本、降低环境污染具有重要意义.因此,本文建立了一种综合考虑运输、存储及淡旺季的回收过程离散仿真模型,提出了一种以经济、能源及环境为指标的回收网络评价方法.同时,以安徽省为例,结合现有回收模式,分别设计了4种回收网络布局及运输方案,在不同的回收覆盖率及库存能力条件下以回收成本、燃油消耗及CO2排放为优化目标对比分析各备选方案,提出了在报废量大于0.15万t·a-1的地区建立回收点并采取全局运输模式的最优方案.研究表明,本文提出的方法同样适用于我国其他省市回收网络的优化.     

内陆河流水体跨越管道溢油模拟及应急对策

介绍了内陆河流水体跨越管道溢油模拟技术与基本流程,以西北地区某河段油品跨越管道为研究对象,分析发生管道泄漏突发溢油事故的风险,考虑丰/枯水期、强/静风、泄漏位置等影响因素,设计构建了12种溢油突发事件情景,应用MIKE21模拟软件建立水动力模型,并分析不同情景下的溢油漂移扩散规律。根据模拟计算结果并考虑河流自身特点,确定了高风险水域多个应急处置关键断面,给出了不同应急处置关键断面的有效应急时间,为溢油突发事件应急准备工作提供了技术支持。     

基于GMS的油品泄漏污染模拟及处理措施

研究采用地下水模拟软件(GMS)进行了穿越地下含水层的输油管道泄漏时油品在地下水中的扩散和迁移过程。在模拟出预期的地下流场后,采用溶质迁移模块进行扩散模拟,并成功预测了在特定时期的污染情形和浓度分布。泄漏油品的迁移路径与地下水流动方向基本一致,并且在第1 700d左右将会汇入最近的河流中造成更大的危害。结合模拟结果和现有的防治措施,分别作了防渗墙和抽出处理的情景模拟,结果显示防渗墙将推迟污染物进入河流的时间,而设置抽水井可以有效处理地下水石油污染。     

核电厂地下水数值模拟软件Visual Modflow与Fluidyn-Pollusol的比较分析

Visual Modflow与Fluidyn-Pollusol都是用于核电厂地下水数值模拟的软件,本文从两个软件的模型原理,模型的离散形式,网格划分以及软件性能等方面进行对比分析,指出两软件具有的异同点,供研究者根据自己的需求选取不同的软件进行模拟分析。