复杂结构隧道火灾烟气逆流与温度分布的数值模拟

隧道结构对火灾具有一定的影响,为了得到大曲率、变坡度复杂结构隧道火灾的烟气特性,依托深圳市某长大公路隧道建设工程,建立隧道模型,利用Star-CD/CCM^+数值模拟软件的烟火向导模块,对不同通风速度下的重型货车火灾进行了模拟研究,分析了不同通风速度下隧道内的纵向温度分布规律。结果表明:火灾热释放速率为30 M W时,无通风条件下,火灾烟气的最高温度位于隧道顶棚下方20 cm处,火源正上方的温度最大达到1190℃,隧道坡度的存在使得火源上游烟气逐渐向下游扩散,下游烟气温度在300 s后保持在500℃以上,该高温会对隧道结构造成一定的损伤;控制烟气逆流的临界风速为4.0 m/s,大于由Wu&Baker经验公式得到的值.表明隧道曲率对流场运动有一定的抑制作用;在该临界风速的作用下,烟气向火源下游扩散,扩散速度为6 m/S,烟气的最高温度降低至550℃,且位置向火源下游偏移6 m。建议火源下游行驶车辆的疏散逃生速度大于6m/s。     

过渡流下三列圆柱传热特性的数值模拟

为了研究过渡流状态下管外流体流动与传热特性的影响因素,利用基于复合网格系统的计算方法,对不同横向间距比与纵向间距比下的三列交叉圆柱列进行数值研究。研究结果表明,纵向间距一定时,横向间距对旋涡的位置及强弱有显著影响,且因上游圆柱不稳定性尾流对下游圆柱的洗刷作用使圆柱列存在一个最佳横向间距使换热效果最佳;横向间距一定时,三列交叉圆柱列的换热效果均随纵向间距的增大而递减。     

边界层方案对山西冬季一次静稳天气PM_(2.5)浓度模拟的影响

准确的空气质量数值预报模式依赖于精确的气象条件模拟,尤其依赖于大气边界层的准确模拟.为理解边界层过程如何影响空气污染物的传输与混合,利用WRF-Chem模式不同边界层方案(YSU和MYJ)进行敏感性试验,针对山西冬季典型静稳天气,对地面温度场、地面风场、PM_(2.5)浓度及边界层内部的动力和热力层结进行模拟分析,并与观测资料进行对比,分析不同PBL方案对于气象要素和PM_(2.5)浓度分布的模拟能力,探讨边界层内部热力层结和湍流输送差异对PM_(2.5)浓度模拟的影响.结果表明:2种边界层方案均能较好模拟出冬季静稳天气背景下地面温度、风速及PM_(2.5)浓度的空间分布和日变化特征,气温模拟的较大误差主要出现在夜间,而地面风速和PM_(2.5)浓度的模拟结果在午后误差较大;相对于YSU方案,局地MYJ方案模拟的温度、风场和PM_(2.5)浓度的误差更小,模拟结果更接近于实况观测.地面PM_(2.5)浓度的模拟误差可能与近地面逆温层、混合层及地面风速等的模拟误差有关;不同边界层参数化方案导致的边界层内热力层结和湍流输送的模拟差异,可能是影响近地面PM_(2.5)浓度模拟差异的主要原因;夜间MYJ方案逆温层厚度较厚,地面PM_(2.5)模拟浓度较低;午后MYJ方案混合层高度较低,加之地面风速较弱,导致地面PM_(2.5)模拟浓度较高.     

某炼铁厂炉顶除尘系统的风量调整与仿真分析研究

某炼铁厂炉顶除尘设备运行中各吸尘点风量失衡,造成除尘系统不能发挥应有的作用.通过对除尘系统各吸尘点风量及阻力、除尘器性能、风机性能等参数进行测试,并利用Fluent对系统内流场分布进行仿真与评估、对系统阻力平衡点进行分析,重新调整各个调节阀的开度,优化系统各吸尘点风量分布.调整后,不仅使系统达到现有条件下最佳除尘效果,而且找出了除尘系统设计及运行缺陷,提出了可行的解决方案.     

多相流动状态下HCO_3~-对X70钢CO_2腐蚀的影响

自制实验装置,应用多种检测手段对挂片形貌、腐蚀速率以及挂片在线腐蚀情况进行分析,实验与数值仿真了多相流动状态下HCO_3~-对X70钢CO_2腐蚀速率的影响。结果表明:HCO_3~-浓度较低时,腐蚀介质中的H~+浓度升高,阴极析氢反应加快,X70钢腐蚀速度升高;HCO_3~-浓度较高时,碳酸根不溶盐优先附着在挂片表面,形成一层腐蚀产物膜,保护挂片。     

一种活性污泥-沉淀池动态模型及其仿真应用

耦合两步硝化-反硝化活性污泥法数学模型和对流-扩散标准形式二沉池分布式参数模型,建立了一个新的活性污泥-沉淀池动态模型。基于MATLAB/Simulink仿真平台,组态完成了某常规完全混合式AO工艺系统的仿真模型。经过模拟进行调控优化预演,所建模型能完整体现系统的状态变量随各操作变量变化而呈现出的时变性、非线性、耦合性、大滞后性等特征;所建模型可以作为工艺智能分析、挖掘、优化、预测的基本仿真备选工具。     

基于Petri网与OPMSE的屠宰行业排放限值仿真

通过文献查询及现场调研,对清河流域屠宰行业产生污水的各指标浓度(BOD5、COD、NH3-N)进行统计,得出排放污水中各污染物指标的浓度值范围。通过OPMSE的仿真计算,得出排放污水经过BAT处理后,污染物浓度正态分布均值在90%、95%、99%置信水平下的置信区间。在置信水平为99%时,屠宰行业的COD置信区间为(43.31,52.86),BOD5置信区间为(20.83,23.78),NH3-N置信区间为(6.83,8.13)。同时,依据仿真计算结果还得出,处理后污染物浓度的极小值和极大值,屠宰行业的最佳出水各指标浓度为ρ(COD)为17.34 mg/L,ρ(BOD5)为14.18 mg/L,ρ(NH3-N)为3.09 mg/L,最差出水各指标浓度为ρ(COD)为97.32 mg/L,ρ(BOD5)为39.66 mg/L,ρ(NH3-N)为13.29 mg/L。将仿真结果与现有排放标准对比,拟定屠宰行业的污染物直接排放限值为ρ(COD)为60 mg/L,ρ(BOD5)为25 mg/L,ρ(NH3-N)为10 mg/L。     

松花江干流PAHs的底泥-水交换行为及时空异质性

为了解松花江干流底泥和水体中PAHs(多环芳烃)的环境分布行为,应用逸度方法研究了松花江中PAHs的底泥-水交换行为及时空异质性特征. 结果表明:K_OW(辛醇-水分配系数)影响PAHs的底泥-水交换行为,并与底泥-水交换的f_f(逸度分数)呈显著负相关(R=-0.801,P=0.000),而f_f与PAHs的溶解度则呈正相关(R=0.499,P<0.05);高环PAHs的底泥-水交换行为受w(OC)变化的影响较为强烈,w(OC)每提高0.10%,2~6环PAHs的f_f降低0.7%~11.0%;春季PAHs的底泥-水交换的f_f大于夏季. 低环的Nap(萘)表现出明显的由底泥向水体的迁移行为,Phe(菲)和FlA(荧蒽)几乎接近于平衡状态,而高环的BaP(苯并芘)和BgP(苯并苝)则相反. 夏季PAHs的大气传输及本地排放源的沉降,可能为松花江干流PAHs的主要来源;汇入支流的输入可视为主干河流水体中污染物的另一来源. 水体中2~4环PAHs处于中等变异,5~6环PAHs则表现为强变异;底泥中3~4环PAHs处于中等变异,而其他环数PAHs则呈强变异. 从季节性变化来看,夏季底泥中PAHs的CV(变异系数)相对较大,而春季水体中PAHs的CV则略大于夏季. 研究显示,PAHs物理化学性质的差异,水体中悬浮颗粒物和底泥中w(OC),以及外源性PAHs的输入,均会使不同环数PAHs在水体和底泥中的CV产生较大差异.      

数值模拟在群桩基础评判标准确定中的应用

群桩基础安全稳定性评判决策中各因子评判标准边界的确定是保证其模型正确构建的关键环节。由于安全监测系统无法测得这种警戒值,因此,本文采用基于ABAQUS软件的数值模拟方法,依据上部结构受力特点及使用要求来确定群桩基础安全稳定性判别决策因子的警戒值。仿真结果显示:该方法能可靠获取超大型深水群桩基础成桥后的基桩轴力不均匀性和差异沉降的最佳警戒值。     

2013年1月华北地区重霾污染过程SO2和NOx的CMAQ源同化模拟研究

以2006年中国地区的INTEX-B排放清单为基础,采用CMAQ模式污染源同化方法,反演更新了2013年1月重霾污染过程华北地区的SO₂和NO_x排放源;应用WRF-CMAQ模式以及2006年INTEX-B初始排放源和2013年1月改进的排放源,分别模拟了1月9-15日和28-31日两次持续重霾污染过程的SO₂和NO₂浓度,并与华北地区47个环境监测站点实测值进行对比,重点分析了基于初始源和同化反演源的模拟效果及其改进原因;本文亦采用2012年清华大学编制的东亚地区MEIC排放清单评估了SO₂和NO_x同化反演源的合理性.分析结果表明:①CMAQ模式污染源同化方法可适用于重霾污染过程,即采用同化反演源模拟的SO₂、NO₂浓度时空变化特征与实测值较一致,而且可反映SO₂、NO_x排放源强的动态变化特征;②基于同化反演源的SO₂、NO₂浓度模拟效果明显优于2006年INTEX-B排放源,其时间变化趋势与实测值较一致,而且可模拟重霾污染过程SO₂、NO₂浓度的峰值;③采用反演源模拟的SO₂、NO₂浓度空间区分布特征与实测值较一致,而且可较好反映重污染区的极值分布特征;④经污染源同化改进后SO₂、NO₂模拟浓度与实测值的相关系数有所提高,误差明显减小;SO₂的改进效果略优于NO₂,这与污染源对两种污染物浓度的影响差异有关;⑤初始源中SO₂、NO_x排放源的空间分布和强度与2012年清华大学编制的排放源强差异较大,而同化反演源的空间分布和强度均接近于上述2012年排放源,较好反映出重点地区的高污染源分布特征.本文研究结果将为改进重霾污染过程的空气质量预报、减小自下而上建立的排放源清单不确定性、评估SO₂、NO_x等排放源的影响效应以及不同气象条件下区域排放源的动态调控等提供新技术途径和研究思路.