液氢泄漏扩散数值模拟研究

通过ALOHA软件进行了不同风速、环境温度、泄漏量扩散模拟,分析了不同风速、温度、泄漏量条件下的扩散规律。结果表明,泄漏扩散距离随着风速的增大而变小,风速越大,泄漏扩散范围越小;泄漏扩散距离随着环境温度的升高而变大,温度越高,泄漏扩散范围越大;泄漏扩散距离随着泄漏量的增加而变大,泄漏量越大,泄漏扩散范围越大。将液氢蒸发和氢气扩散试验的体积分数数据与ALOHA软件模拟数据进行对比,结果表明:ALOHA软件对氢的体积分数值模拟结果具有良好的精度,在液氢泄漏事故应急中具实用性。     

空间约束对液氢泄漏扩散过程的影响研究

基于计算流体力学方法,建立了大规模液氢泄漏扩散的数值模型,采用美国国家航空航天局(NASA)1981年的液氢泄漏实验数据验证模型可靠性。为了研究空间约束对液氢泄漏扩散过程的影响,在泄漏口上风向和下风向分别设置障碍物,模拟研究液氢泄漏蒸发形成的氢气云团的扩散过程,分析得到了云团的运动规律与云团浓度下降至低于可燃浓度的时间、云团扩散的最高和最远的距离等重要参数。对比无障碍情况下液氢泄漏扩散过程,发现在泄漏口附近设置障碍物能够使可燃氢气云团扩散达到的最大高度降低44.0%,同时云团在水平方向所达到的最远距离显著减少65.7%。并且发现在泄漏口上风向设置障碍物能够加快氢气云团的扩散速度,相比无障碍物工况氢气云团浓度降至低于可燃范围的时间缩短了15%,能够减轻发生火灾的风险;而在泄漏口下风向设置障碍物则使云团浓度降至低于可燃范围的时间相比无障碍工况延长64%,增加了发生二次事故的可能。     

高压氢气泄漏扩散数值模拟

氢气作为未来能源的载体前景十分广阔，随着氢气的广泛应用，高压氢气的泄漏事故的产生将不可避免。本文基于FLUENT软件的物质传输与反应模块建立了输氢管道、储氢罐泄漏扩散的模型，提出了研究氢气泄漏扩散的数值模拟方法。通过模拟求解得出了氢气含量在模拟区域的分布等结果。对结果进行分析，得到了氢气泄漏后的扩散特性。研究结论可以为处理高压氢气泄漏提供一定参考。     

重气泄漏扩散过程数值模拟

为研究重气泄漏扩散特性,采用多相流计算流体力学(CFD)模型对Burro现场试验进行了模拟。通过模拟结果与试验数据的对比完成了模型的验证,随后基于模拟结果分析了重气泄漏扩散行为特点,结果表明重气扩散行为主要沿地表进行,大气风虽然能够一定程度上抑制其上风向与展向扩散,但是在浓度差与重力下沉现象的作用下,重气云团仍然能够在上风向、展向扩散相当远的距离。最后,对重气云危险域在各个方向上到达的最远距离进行了对比分析,并对其变化机理进行了分析。     

火箭推进剂液氢中氦的分析方法

使用气相色谱法分析氢中氦时,在常用色谱柱上氦出峰在氢后面,并且位置很近,较大的氢峰会掩盖氦峰。针对上述问题,研制了一种新的色谱柱固定相,用于色谱法分析氢中氦组分。给出了这种固定相对氢、氦组分的分离原理、制作方法和实验过程。实验结果表明,采用气相色谱热导检测器,配用金属钯做色谱柱固定相,可成功地完成对氢、氦组分的分离和检测。     

特定生产现场纳米粉体泄漏扩散的数值模拟

运用计算流体动力学软件FLUENT对某厂生产厂房内纳米粉体泄漏扩散进行模拟,分析大气风速、射流方向对粉体泄漏的扩散浓度和危险性区域的影响。结果表明:大气主导风速对气体扩散浓度和危险性区域影响较大,射流方向和风速一致时,vx=-3 m/s比在vx=-1 m/s条件下危险性区域扩大4 m,分析得出vx=-2 m/s时,扩散区域在x=28～35 m,y=25～28 m,z=1～4 m内。采用三维激光多普勒测速技术,对生产现场100∶1缩微模型进行速度场测量,并将测量结果与数值模拟结果进行对比。结果表明:两者颗粒速度基本吻合,说明采用计算流体动力学技术对生产现场纳米粉体泄漏扩散行为的模拟是可行的。     

火箭燃料的包装——火箭推进剂液氧、液氢的包装

改革开放极大地促进我国科学技术的飞跃发展同时不断推动航天技术进步,使我国火箭技术已跻身世界先进国家行列中,低温液体发挥的作用功不可没,低温液体在国民经济、国防建设起着重要作用。     

火箭燃料的包装——火箭推进剂液氧、液氢的包装

改革开放极大地促进我国科学技术的飞跃发展同时不断推动航天技术进步,使我国火箭技术已跻身世界先进国家行列中,低温液体发挥的作用功不可没,低温液体在国民经济、国防建设起着重要作用,它们广泛用于宇宙空间技术、激光、     

氨制冷机房氨气泄漏扩散的数值模拟

本文选取氨制冷机房作为典型场景,应用计算流体力学方法研究氨气泄漏扩散规律,采用Fluent软件对无通风及上下通风情况下的制冷机房氨气泄漏扩散进行了数值模拟。分析了氨气泄漏后不同时刻制冷机房纵剖面和横截面氨气浓度分布,研究了不同泄漏量下氨气浓度随高度变化的特征,提出了氨气报警器偏上安装的建议。对比上进风下排风和下进风上排风两种应急排风方案泄漏扩散的数值模拟结果,提出了应急排风进风口偏下设置的建议。     

氦气作为增压气体排出贮罐内液氢过程的CFD分析

基于计算流体力学方法,数值模拟了用常温氦气作为增压气体压出贮罐内液氢过程的流动和传热传质特性。构建了基于二维轴对称的VOF多相流以及包含氢气和氦气组分流动的气相多组分数值模型,液氢界面相变传质基于Hertz-Knudsen方程计算。分析了排出过程贮罐内压力、温度、液位及液氢相变率随时间的变化,重点考察气相出现在贮罐出口时间,以及此时气相中氦气含量。发现刚开始增压时,高温氦气和低温氢气传热只发生在氦气进口附近,贮罐内压力增加较慢,液氢界面不存在蒸发现象。随着进入氦气增加,贮罐内气相温度逐渐形成分层,在一定时刻,液面上气体温度开始上升,触发沸腾蒸发,导致压力快速增加。由于贮罐出口液体外流导致的减压效应远小于气相空间的压力增速,贮罐压力急剧增加并超过氦气入口,部分低温气体混合物从入口倒流出贮罐,同时使氦气入口处温度降低。由于贮罐内压力增加,底部液氢出口流量随时间呈线性增加。计算结果揭示了液氢贮罐增压流出过程复杂的流动和传热传质特性,对低温液体的储运有实际工程指导意义。     

高精度混合器内气体湍流扩散过程的 CFD数值模拟

对于用于气体报警器检定的自动配气系统的混合精度进行了理论模拟,利用计算流体力学CFD商业软件FLUENT对一氧化碳与空气的射流混合过程进行数值模拟,针对不同的混合器结构利用GAMBIT软件分别建立二维模型,湍流模型采用标准k-ε模型,模拟预测不同断面上的一氧化碳浓度分布,通过结构改进后的混合器混合均匀性误差可达到0．5％,能够达到相当高的混合精度。     

基于CFD技术的核电站主控室示踪气体扩散数值模拟

示踪气体混合均匀性是执行核电站主控室可居留性内漏试验的关键因素之一,本文通过CFD技术对主控室可居留区域内部示踪气体扩散过程进行数值模拟。根据模拟结果可基本掌握主控室可居留区域内部示踪气体扩散及流场分布情况,针对局部浓度异常区域合理布置气体混合设备,将明显改善示踪气体浓度分布均匀性。     

液氢爆炸分析

一、引言律师和保险公司常常请一些物理学专家重新分析各种事故原因,如从撞车到着火爆炸,大部分都是些有趣的问题。因为这些工作是些无法控制的实验,并且,从实验数据找出事故发生的可能原因是些具有挑战性的工作。他们还举出了一些有趣的例子,这些例子可应用于初等物理教程中的不同阶段。下面就有这样一个问题。问题是充有液氢的容积为34m~3的贮槽发生爆炸。贮槽结构为对夹套抽真空,内槽用铝、外槽用钢制成,真空夹套中充有珠光砂作绝热材料。外槽直径为2.7m,长为11.6m。内槽直径为1.9m,长为10.7m。贮     

火箭发射场新型低温加注系统加注过程仿真研究

以某火箭发射场新型液氧推进剂地面加注系统为对象,将整个系统简化为地面储罐、箭上贮箱、输送管路,分别建立热力学模型,并依据边界条件耦合分析,实现了加注过程的瞬态仿真。针对液氧加注过程开展了计算分析,并就影响加注性能的主要因素开展了变工况分析与讨论。     

氢泄漏稳定扩散场数值模拟与回归建模研究

研究了室外无风环境下高压储氢容器泄漏稳定扩散问题。首先应用组分传输模型以及计算流体力学软件FULENT的Realizable湍动能-耗散率(k-ε)模型对泄漏扩散过程进行模拟和数值仿真,得出了泄漏口附近稳定扩散对称面氢气浓度分布图。在此基础上,对仿真获得的扩散浓度数据,采用依次针对射流方向和射流垂直方向进行回归分析的方法,建立了10MPa压力储氢容器漏孔直径为1mm时泄漏稳定扩散场的参数模型。结果表明,数值模拟计算与理论预测的流场基本吻合,而稳定扩散场的参数模型反映了数值仿真结果,并具有一定的推广能力。     

基于CFD数值模拟分析的布袋除尘器改造

布袋除尘为物理除尘,滤袋的稳定使用是布袋除尘器正常稳定运行的关键因素之一,且袋除尘器阻力也逐步成为布袋除尘器的主要考核指标之一,袋除尘在使用过程中若袋除尘器内流场较差、局部高风速、各个袋室分风不均等会影响到袋收尘的收尘效率及滤袋的使用寿命。本文通过对袋除尘器改造前运行情况分析及改造需求,有针对性的进行设备改造,并通过CFD数值模拟进行验证分析,针对其特性进行流场优化设计,确保改造方案的准确性及可行性,降低设备阻力,提高滤袋使用寿命,解决布袋除尘器常见的破袋、阻力大等问题,确保布袋除尘器的正常稳定运行,从根本上解决用户痛点,满足用户需求。     

卧式液氢贮罐内温度分层数值模拟

实验采用CFD技术,通过对静置卧式液氢贮罐内部物理场数值模拟,揭示了卧式贮罐内部温度场、速度场的分布规律以及气枕压力变化情况,分析了液氢温度分层形成的过程及原因。研究表明,卧式贮罐内液氢区域的传热方式为自然对流,自然对流边界层覆盖整个与液氢接触的贮罐壁面。在贮罐竖直方向上存在温度分层,液氢温度分布近似于高斯概率曲线。贮罐内部流动是一个不稳定状态,涡旋的位置也在不断变化。静置卧式液氢贮罐自生增压现象较为明显,压力增长曲线为非线性。