基于MIKE21模型的洋河水库水质模拟

近年来,由洋河水库富营养化引起的供水安全问题日益突出。为应对洋河水库富营养化问题,基于迁移扩散及对流扩散理论,利用MIKE 21二维水动力模型对其水质进行了模拟。考虑污染物随水流入库及出库过程,分析了在水动力作用下TN、TP、NH_3-N随时间迁移扩散的质量浓度变化及分布情况。结果表明:模拟初期污染物以扩散为主,高浓度区域主要集中在入流处,在入流高峰期污染物向整个库区扩散,垂直水库中心线以西出现高质量浓度水域;入流与出流稳定期污染物以降解为主,水库中心水域污染物质量浓度较高。最终模拟得到库区TN质量浓度约为4.5 mg/L,TP质量浓度为0.06~0.075 mg/L,NH_3-N质量浓度为0.20~0.25 mg/L;9月水库实测TN、TP、NH_3-N质量浓度分别为5.0 mg/L、0.008 mg/L、0.20 mg/L,与模拟结果基本一致。研究表明,8月中旬到9月中旬,洋河水库污染物浓度较高水域极易暴发富营养化,此结论可为洋河水库水质评价、供水安全及污染物治理提供参考。     

高黏度污泥螺带螺杆搅拌混合特性的数值模拟

污泥处理过程通常需要加入添加剂,而高黏度污泥流动性差,搅拌混合是一个难点。选用螺带螺杆搅拌器加添加剂搅拌高黏度污泥,用Solid Works软件几何建模后,将模型导入Gambit划分网格,结合Fluent软件选用多重参考系法(MRF)分别对双螺带螺杆搅拌器与单螺带螺杆搅拌器下的污泥与添加剂混合过程进行了模拟,对比了两种搅拌桨的混合时间、体积分数流场分布及混合效率,分析了不同加料区域的影响,并将搅拌功率模拟与试验结果进行了对比。结果表明:螺带螺杆搅拌器适用于高黏度污泥的搅拌且双螺带螺杆搅拌器混合时间更短,体积分数流场更快趋于稳定且混合效率更高;最佳加料区域为搅拌槽的中部。     

基于FDS的加油站便利店火灾模拟

为了研究加油站便利店火灾的发展规律,选择合理的疏散路线,使用 FDS软件对某加油站便利店进行火灾数值模拟。通过观察烟气扩散和动态升温过程,分析便利店的烟气扩散和升温规律,对比分析不同疏散路线上温度、烟气层高度和能见度的数据变化规律,分析选择不同疏散路线对人员安全疏散的影响。结果表明:在无火灾报警设备的情况下,卫生间等有隔断的设施会延迟设施内人员获得火灾信息的时间,不利于安全疏散;同等高度下靠墙区域受高温烟气影响较中央开阔区域更大;疏散时选择合理的疏散路线可以显著延长安全疏散时间。     

晋牛矿1303综放面采空区注氮方案研究及数值模拟

为了合理设计采空区注氮防灭火方案,以晋牛煤矿1303综放工作面为研究对象,通过在采空区进、回风侧布置束管监测系统,连续测定采空区气体浓度变化,划分采空区自燃“三带”分布区域,并基于采空区自燃“三带”划分标准和数值模拟的方法,利用流体力学COMSOL计算软件,研究不同注氮量、注氮位置下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:注氮量和注氮位置参数的变化,对氧化自燃带上界限的影响并不显著,而对氧化自燃带的下界限影响比较显著;最合适的注氮位置应该在距离切顶线30 m左右,运用Origin软件得出注氮量与氧化自燃带宽度呈指数关系,由拟合式计算出最优注氮量为386 m3/h,此时氧化自燃带的宽度为31.5 m。     

平煤十矿底板巷穿层钻孔瓦斯抽采模拟研究

为了降低平煤十矿己15-16-24130工作面运输巷掘进中的突出危险性,基于实际工程背景,考虑瓦斯抽采中的瓦斯运移及煤岩变形等因素,建立了瓦斯抽采气固耦合模型,并利用COMSOL Multiphysics软件对平煤十矿己15-16煤层的底板巷穿层钻孔瓦斯抽采方案进行数值模拟,研究了瓦斯抽采对于降低掘进过程中突出危险性的影响。研究结果表明:在己18煤层开挖底板巷对己15-16煤层进行穿层钻孔瓦斯抽采,瓦斯抽采180 d后,己15-16-24130工作面运输巷附近煤层残余瓦斯压力及瓦斯含量分别降至0.315 MPa和3.84 m3/t;将底板巷穿层钻孔瓦斯抽采方案进行工程应用,实测抽采后的残余瓦斯压力及瓦斯含量在0.32 MPa和3.17 m3/t,均小于平煤十矿煤与瓦斯突出防治规定的“双6”指标（残余瓦斯压力小于0.6 MPa,残余瓦斯含量小于6 m3/t）,可有效降低运输巷掘进过程中的突出危险性。     

不同火灾规模下隧道水幕线性喷水强度的研究

为了探究火源功率和水幕线性喷水强度对烟气特征参数和水幕阻烟隔热能力的影响,以全尺寸隧道为研究对象,采用FDS数值模拟方法,还原验证了前人使用的小尺寸模型,研究了20组工况下烟气特征参数变化的规律。研究结果表明:根据相似性原理还原后的全尺寸模型在相同工况下的模拟结果与小尺寸实验基本一致;水幕系统降低遮光率的效果随线性喷水强度增加而增强,当线性喷水强度增至一定程度时,遮光率和隔热效率无明显变化;对于中、大型规模火灾,水幕有效作用时间出现减少的情况;火源功率为5,20,30 MW的小、中、大规模的隧道火灾,综合考虑经济性和水幕效果,建议分别选择水幕的线性喷水强度为8,14,16 L/(s瘙
簚m)。     

WRF模式参数化方案对江西山地风电场的风模拟研究

在WRF模式中选取不同的陆面过程、边界层以及近地面层参数化方案,设计了6种不同的参数化方案组合,模拟江西省某高山风电场测风塔2016年1月和2017年1月逐时风速、风向,并与同期实测数据进行比较,选出MRF边界层参数、WSM3微物理过程参数和Noah陆面过程参数作为最优参数化组合方案。对最优参数化组合方案的模拟结果进行整一年的逐时模拟效果检验,结果表明：最优参数化组合方案对全年风速模拟效果较好,模拟结果风速日变化趋势及风速段（0~24时）分布与实测基本一致,模拟的风速峰值及概率偏大,主要是由于模式的精度不足以准确描述山地风场复杂下垫面造成的。模式最优参数化方案对风向模拟与实测主导风向分布一致且风向频率相似     

武汉市一次污染过程的局地流场和边界层结构的数值模拟

利用2013年11月武汉市逐日空气质量资料、地面气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和L波段雷达探空资料,通过WRF模式模拟空气污染生消过程中的局地气象条件变化,探讨特殊地形条件下边界层结构变化和局地环流在污染物生消过程中的作用和影响。结果表明：（1）武汉地区当背景环流场强的时候,由地形引起的局地流场对污染物扩散的影响就弱,反之当背景环流场弱的时候, 地形对流场影响明显:夜间为山风,白天为谷风。夜间山风与偏西北气流及偏东气流在武汉及周边地区辐合,形成气流汇聚带,在武汉地区形成一个反复污染带,即由地形引起的局地流场对污染物扩散的贡献就大;（2）武汉地区发生空气污染时,地面湿度较高,边界层呈上干下湿状态,其特征为暖而干且有偏东小风,这导致污染物不断堆积和重污染过程的形成。     

垃圾炉一次风量对炉床燃烧影响的仿真研究

针对垃圾焚烧炉床层内垃圾燃烧过程复杂性及影响垃圾燃烧效率因素多的问题,运用数值仿真方法对某垃圾焚烧炉床层垃圾燃烧进行了模拟,获得了垃圾质量流失速率、水分蒸发速率、挥发分释放速率、焦炭燃烧速率和烟气的温度;并在50~1 000 Nm3/min范围内改变一次风流量,获得了床层质量流失比值、过剩空气系数和烟气中各组分的质量百分比含量。仿真结果显示,一次风流量取值517.47~6`32.09 Nm3/min时燃烧效率较高;炉排两端区域的一次风流量在50~75 Nm3/min时,可以使垃圾床表面平均温度明显提高,而且还可以提高燃烧效率,同时减少供风总量,节约能源与动力资源。本研究对优化设计垃圾焚烧炉,提高床层内垃圾的燃烧效率有一定参考价值。