加氢站用45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验模拟*

为研究加氢站用高压储氢容器在火灾下的安全性能,采用计算流体力学（CFD）方法对45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验过程进行模拟研究,结合气瓶火烧试验,分析高压储氢容器火灾下的热响应过程,研究不同因素对储氢容器压力泄放装置动作时间的影响。结果表明:613 s以内试验压力与模拟数据的最大相对误差为3.9%,模型误差在可接受范围;不同充装介质对安全泄放装置动作时间影响不大;不同充装压力对容器内介质压升速率影响较大,充装水平较高时压力泄放装置更快动作,较低的充装压力下容器内介质温升较快;不同环境温度对介质温升影响较小。     

新型矿用圆弧形薄壁防冲吸能装置屈曲特性数值分析*

为解决支架面对冲击地压产生的强冲作用容易失效、失稳的难题,针对现有矿用防冲吸能装置存在的不足,提出1种新型矿用圆弧形薄壁防冲吸能装置。采用ABAQUS有限元数值模拟方法对新型防冲吸能装置与原有方形预折纹薄壁装置进行对比分析,同时研究新型防冲吸能装置在不同壁厚和不同轴向模块堆积个数情况下的屈曲特性。结果表明:圆弧形薄壁装置相比于方形折纹薄壁装置在相同厚度情况下其总吸能提升近20%,比吸能提高63%,装置防冲优势明显;在装置高度不变的情况下增加模块轴向堆积个数可有效降低压溃峰值荷载、荷载波动系数,增加平均压溃荷载;随着装置薄壁厚度降低,压溃峰值荷载、压溃平均荷载、总吸能与比吸能均降低,荷载波动系数增加,曲线波动性变大。     

矿棉纤维冷却过程数值模拟

利用ANSYS-FLUENT软件,对液态纤维的冷却过程动力学进行数值模拟,结果表明,液态矿棉纤维在对流换热及自身的热辐射作用下凝固,迎风端呈现尖锐的锥形分布,纤维背风端呈圆润锥形凝固模式;矿棉纤维温度由1 723K降至凝固温度1 655K时只需3.1×10-5 s;随着冷却时间延长,矿棉纤维冷却强度降低,出口气体温度可达850K。     

上流式厌氧污泥床再启动及除铊研究

采用模拟废水再次启动因长期停止进水而生物活性被抑制的上流式厌氧污泥床生物反应器,探讨反应器再启动特征及其处理含铊酸性废水的效果。研究结果表明,反应器再启动效果很好,从硫酸盐去除率和碱度等指标可认为反应器在第47天完成了再启动过程。启动后的反应器对硫酸盐去除效果好,平均去除率达到94.76%;抗p H冲击性能强,反应过程可产生大量碱度,同时消耗较少的COD,可有效适应酸性废水中COD和碱度匮乏的特征;反应器对废水中铊的去除效果较好,最高去除率达到99.11%,平均去除率达到94.2%。再启动时间短及其对酸性废水具有较好的适应性表明该反应器及其已培育菌群能较好地转场并应用于含铊酸性废水的处理。     

模拟设备在特种设备作业培训 考试中的应用

如何有效开展实操培训、减小安全风险、提高培训及考试效果,满足国家培训及考核大纲要求,对培训、考试机构来说非常迫切。文中提出对实操教学设备进行科学规范配置,并在实际培训考试中进行检测应用,取得了良好的效果。得到广大学员、受培单位及上级主管部门的一致认可。     

井下采煤影响矿区坡面形态及侵蚀的数值模拟分析

针对井下采煤产生的大范围岩移必然最终改变原有地表形态并影响坡面侵蚀特征及规律这一特殊性,从井下与地表相结合的新视角,结合彬长矿区水土流失特征和典型煤矿采矿条件,以采厚、地表坡面坡度等因素为变量,构建了20个不同类型的数值模型,通过数值模拟方法研究并揭示井下采煤对地表坡面形态及侵蚀的影响规律。结果表明,第一,地表坡面坡度会随采厚增加而呈现增大的趋势,且自然坡度越大,坡度变化量越大;相同采厚条件下,坡度增大率与坡面自然坡度整体上呈负相关。第二,地表坡面坡长会随采厚增加而呈现减小的趋势,且自然坡度越小,坡长变化量越大;随采厚增加,地表坡面坡长减小率与自然坡度呈先正相关后负相关的关系,自然坡度为26.57°是拐点。第三,采厚的增加会提高地表坡面产流产沙的强度,加剧坡面侵蚀,这种效应在坡度较小的坡面更加显著;井下采煤引起地表坡面坡度的增大是产生这一规律的主因。     

基于风险分析的海洋平台结构鲁棒性评价与控制

针对海洋平台服役周期内突发致损事件"小概率,高风险"的非比例后果特性,综合考虑常规疲劳退化与突发致损的耦合作用,定量分析了局部突发致损的直接后果及结构倒塌失效的潜在间接后果。从风险分析理论的角度,提出海洋平台结构风险鲁棒性指标,并基于Monte-Carlo随机模拟,建立了风险鲁棒性的评价方法及评价流程。通过相应算例,分析海洋平台结构全寿命周期内风险鲁棒性指标的动态特征及影响因素,并讨论了检修行为对结构鲁棒性控制的作用。模拟示例结果表明,在平台服役后期,初始损伤及疲劳退化对风险鲁棒性指标的影响愈加显著,完好平台结构的风险鲁棒性指标明显高于含初始损伤平台,至服役的第30年,两种平台的风险鲁棒性指标分别由1下降至0.913和0.67。同时,4种不同突发事件单独作用下的模拟结果表明,对风险鲁棒性影响最为显著的突发事件是爆炸,其后依次是船舶碰撞、突发火灾和重物坠落。突发事件发生后采取快修措施可有效提高其风险鲁棒性指标,且为保证平台结构维持合理的风险鲁棒性水平而采取"非完好维修"是更为经济可行的选择。     

综掘工作面压入式风筒出口有效距离研究

综掘工作面是井下粉尘的重要污染场所。对压入式通风综掘工作面而言,压入式风筒出口距掘进头的距离是一个非常重要的工况参数。如何在有效距离范围内提高减尘率也是一项值得研究的工作。采用气固两相流数学模型来研究掘进工作面的粉尘运移规律,采用基于欧拉-拉格朗日法的离散型模型(DPM)模拟粉尘在气场中的运动。采用三维立体模式,借助流体力学软件Fluent对综掘工作面压入式风筒出口距掘进头不同距离时的粉尘运移规律进行数值模拟。综合分析风筒出口距掘进头不同距离时的风速云图和粉尘粒子轨迹及其逃逸统计后发现,在风筒出口风速为12 m/s时,风筒出口距掘进头距离在5~10 m较合适,排尘效果较好;而综掘机安装上挡尘板后,风筒出口距掘进头距离在5~8 m较合适,且同距离情况下,运移到司机处的粉尘粒子较之前明显减少,控尘效果较好。现场应用结果表明,当压入式风筒出口距工作面煤壁距离为6.0~8.5 m时,安装挡尘板后综掘机司机处的粉尘质量浓度减尘率达21%,效果良好。     

城市燃气管道泄漏爆炸事故三维风险数值模拟

城市燃气管道在发生泄漏导致火灾爆炸事故时,在空间某点形成的风险,不仅与泄漏量、泄漏时间有关,还与空间有无障碍物、泄漏环境等因素有关。基于物理场经典的场理论,定义城市燃气管道泄漏爆炸事故的风险场,推导出多个危险源在空间某点形成的风险强度公式。利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件模拟有无障碍物时爆炸事故形成的风险在空间传播规律。结果表明,障碍物对空气超压峰值的影响具有距离效应。在障碍物近区,空气冲击波经反射叠加作用造成超压峰值急剧升高;在障碍物远区,空气冲击波经障碍物反射后由于随距离衰减过快,对超压峰值影响微弱,甚至没有影响。同时对有障碍物存在时进行爆炸破坏效应模拟,得到爆炸破坏效应的5个分区,界定了爆炸破坏对人身伤害程度范围。首次提出了城市燃气管道泄漏爆炸事故风险场的概念,并运用风险场理论研究了空间某点多个危险源同时存在时的风险传播问题。     

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。