基于物理模型分析与深度神经网络融合的爆炸流场实时模拟方法

爆炸流场预测研究是爆炸安全性分析重要的组成部分,当前基于物理模型的CFD模拟已成为复杂空间环境下爆炸场景定量分析的首选工具,然而其计算效率较低,无法支持实时应急响应。借助基于机器学习(Machine Learning, ML)算法的代理模型可以有效缩短定量分析周期,但可供算法学习的数据量少是该项技术在化工事故后果分析中应用所面临的主要问题。因此,将物理模型分析与深度神经网络相融合,通过数据集构建、数据降维、数据回归和数据生成4个步骤,最终构建高效的卷积变分自编码器(Variational Autoencoder with Deep Convolutional Layers, VAEDC)与多层前馈神经网络(Multi-layer Forward Neural Network, MFNN)混合模型,用于实时预测区域爆炸压力场。基于特定区域,根据定义的算法输入与输出,利用CFD技术对各种爆炸过程进行模拟以获得大量的数据;基于CFD模拟数据,利用VAEDC将区域压力场的高维特征降维为隐空间变量,利用MFNN拟合爆炸相关参数、流场观测时刻与隐变量的映射关系,并以储罐区为例进行建模分析。结果表明...     

用流场理论确定采空区火源点位置

用流建立了采空区气体流动及火灾气体分布的数学模型用计算机模拟的方法判定采空区火源点位置，得到了采空区火源点的分布规律。     

独头巷道射流通风流场CFD模拟研究

独头巷道压入式通风是有限空间的受限贴附射流。独头巷道通风风流流场是通风理论和通风设计的基础。笔者根据流体动力学和射流理论 ,建立了独头巷道压入式受限贴附射流通风的紊流k -ε数学模型 ,分析了计算边界条件 ,并应用计算流体动力学 (CFD)的方法模拟了独头巷道射流通风流场 ,从理论上得出了独头巷道有限空间受限贴附射流通风的规律 ,为研究独头巷道合理并有效通风提供了新的理论依据。     

单开口有限空间自然通风特性及其影响因素研究

通风是保障有限空间内作业人员安全的技术手段。以单开口有限空间为研究对象,采用CFD数值模拟的方法分析了单开口有限空间自然通风的流场特性,计算了自然通风的通风风量和有毒有害气体浓度降低的速度,并研究了外界风速、外界风向、有限空间内有毒有害气体组分、有限空间类型4种因素对单开口有限空间自然通风效果的影响。结果表明:自然通风过程中,外界风速越大,通风风量越大,单开口有限空间内有毒有害气体浓度降低的速度越快;对于进出口位于上部的单开口有限空间,在自然通风的过程中,相对于重质气体,轻质气体浓度降低的速度较快;相对于地上有限空间,地下有限空间自然通风的通风风量小,有限空间内有毒有害气体浓度降低的速度慢,实际通风时间需适当地延长。     

硼铁合金烟气净化喷淋塔气液两相流数值模拟

基于计算流体力学(CFD)技术,采用fluent软件平台,针对某硼铁合金厂烟气处理系统中现有设计参数及操作条件下喷淋塔内部流场进行了三维数值模拟分析,对有无喷淋条件下的烟气流场分布进行了对比,另外还分析了喷淋压力,烟气进口速度,以及液滴分布对气液流场分布的影响。较高的喷淋压力和较低的烟气速度有利于气液两相间的传质,液滴的分布也影响着气液两相的传质效率。     

微波-离心法分离餐饮泔水中油脂的研究

餐饮泔水中油脂产生量大,易腐败变质,危害环境和人体健康,若经合理回收利用则是一种优良资源。而油脂的分离是餐饮泔水中油脂资源化利用的关键步骤。研究以模拟餐饮泔水油水乳化液作为研究对象,通过微波-离心法分离油水乳化液的油脂组分,考察了微波功率及作用时间、温度、离心时间及离心机转速对分离效果的影响。结果表明:该研究微波破乳的适宜条件是微波功率800 W,作用温度70℃,作用时间15 min;微波破乳后的离心分离工序中,溶液较适宜的离心时间为8 min,转速为8 000 r/min。     

基于 Fl ue nt 的压气水自吸风喷雾与常规喷雾比较分析

利用Fluent软件分别对压气水自吸风喷雾与常规喷雾进行了数值模拟,并对二者的内部流场进行了比较分析,另外,还比较了相同截面距离下二者的雾滴粒径大小,实验结果表明,相对于常规喷雾降尘,采用压气水自吸风喷雾降尘的效果要更好。     

基于通风网络理论及试验的采空区自燃“三带”分析

基于通风网络理论模型演化得到采空区走向及倾向的漏风阻力系数分布,综合考虑了采面的回采速度、顶板岩性以及采空区倾向上顶板的沉降量不同等因素影响.采用专业的流体力学计算软件Fluent对桃园矿1033工作面及其采空区进行了流场数值模拟,得到了工作面的漏风量分布及采空区漏风流场分布.模拟结果表明,工作面向采空区漏风区域主要发生在倾回上靠进风侧0～10m范围,并有部分漏风量在工作面倾面从中间点前流回至工作面,采空区内的流场等值线并不完全呈对称分布. 采用工作面埋管取气分析采空区内氧气体保分数,得到了采空区内氧气体积分数分布规律.试验结果表明,沿着采空区走向,氧气体积分散逐渐下降;在采空区倾向上,回风卷氧气体积分数下降最快,进风巷氧气体积分数下降最慢.综合考虑采空区内的滤流速度和氧气体积分数分布,得到了采空区自燃“三 带”范围.在采空区回风巷,氧化带距离工作而范围为11～ 38 m;在采空区进风巷,距离工作面范围为23 ～ 76 m;在中部,距离工作面范围为12～66m.最后,计算得到工作面安全回采速度为2.2m/d.     

超大空间空气流动的数值分析

利用计算流体力学专业软件umoni 2.0对超大空间的空气流动过程进行数值模拟,分析了速度场、温度场和压力场分布规律以及送风温度和送风速度对超大空间空气流动的影响.研究发现,超大空间进风口压力为负压,并以辐射状向周围负压递增,中间区域达到最大负压,在底部中间处出现正压.进风口温度最低,并沿着射流方向递增.墙壁及超大空间底部温度明显低于中部及顶部温度,但高于进风口温度,中部和顶部温度变化不明显.进风口速度明显大于其他区域速度,且沿射流方向递减,中部回流区有两个较大的涡流.当送风速度变大或送风温度减小时,底部温度可达较低温度,制冷效果明显;而送风温度与送风速度变化对超大空间的压力分布几乎没有影响.     

机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场特性数值研究

旋转射流屏蔽通风是应用于机掘工作面中的一种新型通风方式.在理论分析的基础上,利用计算流体力学软件Fluent对这种通风方式下机掘工作面风流流场和有害物控制情况进行了数值模拟.结果表明:旋转射流屏蔽通风能在机掘工作面前方形成一旋转风幕,将掘进产生的粉尘阻隔在旋转风幕和掘进端头之间的有限空间内,并在吸口吸气流的作用下将其排出;在旋风流场和抽风筒吸气流的共同作用下,集尘-除尘装置风口前方巷道中心吸风口部位压力较周围压力低,从而使气流向抽风筒汇集,大大提高了吸风口的抽吸效果;旋转射流作用下的吸气流动轴线速度衰减较普通抽吸缓慢,提高了控制粉尘的能力,有利于远距离粉尘的捕集;旋转射流在巷道横断面上形成稳定旋风,使得工作面的粉尘和瓦斯被卷吸到巷道中心,并在巷道中心横向风共同作用下将粉尘和瓦斯带到吸风口附近,有利于吸气风筒对粉尘和瓦斯的捕集.