竖直射流火撞击障碍管道数值模拟分析

当前对于竖直向上屏障射流火的研究大多集中于顶棚射流,对于竖直向上射流火羽流撞击管道的研究相对较少。为研究竖直向上射流火羽流撞击管道的特征演化行为,基于燃烧学及流体力学基本原理,运用Fluent数值模拟软件,通过控制变量法对不同热释放速率、障碍管道直径及管壁-火源间距因素进行探究。研究表明障碍管道直径和管壁-火源间距对火焰高度和宽度均有一定程度的影响,且得到了基于Froude数的无量纲火焰高度表征模型。     

内置式双翼块旋转射流数值模拟分析

在钻井过程中,水射流技术是最近几十年发展起来的一门新兴技术,应用较为广泛。喷射钻井技术则是高压水射流技术在钻井行业中的一个具体应用。最早选用普通射流喷射进行煤炭开采、清洗,之后发展水力破岩,由强大的钻井液射流,进行高速喷射,对井底给予冲击,迫使岩屑及时上返清洗井底。旋转射流作为一种新型射流,可有效扩大井眼破岩体积,提高破岩效率,从而提高钻井速度。本论文旨在利用数值模拟的方法,通过普通直射流进行对比,探究旋转射流的一些主要流动特征,并从射流径向、切向、轴向速度及速度角、最佳喷距进行详细描述,并对射流一些主要特征给予验证,这为水射流技术发展奠动了一定的基础。     

射流现象中射流速度数值模拟研究

针对射流清洗的影响因素,选取了对清洗效率影响较大的射流速度参数进行了研究,通过数值模拟分析发现射流速度越大,对被清洗物表面的撞击越明显,清洗效果越佳。     

全方位旋转射流搅拌器流场数值模拟分析

在自行研发并制造的立体全方位旋转射流搅拌器的基础上,介绍了其结构组成和工作原理。为了考察该搅拌器的防沉降搅拌效果,采用SIMPLE算法和标准k-ε双方程湍流模型,运用Fluent软件对其三维稳态流场进行了数值模拟。通过对不同出射速度下全方位旋转射流搅拌器的3种不同偏转角度下的喷嘴与水平喷嘴喷射时在罐底产生的冲击压力、流速和湍动能进行分析并对比,结果表明:偏角喷嘴能够对罐底沉积物起到冲刷搅拌作用,但随着偏转角度的增大,冲刷搅拌效果相应减弱;相同出射速度下3种偏角喷嘴的相应参数均比水平喷嘴的数值更大,影响范围更广,防沉降效果更好;结合全方位旋转射流搅拌器立体旋转的结构特点进一步说明了全方位旋转射流搅拌器具有三维立体的搅拌作用。     

某成型装药射流的数值模拟与射流转化率

应用LS-DYNA及示踪点处理技术,对某一球锥罩成型装药结构的射流形成过程及射流侵彻靶板过程进行了研究,获得了有效射流沿其运动方向的速度分布、头部速度、侵彻孔几何描述等多项评估射流微元性能的重要参数。计算结果表明,对于普通强度钢质目标靶,在射流侵彻靶板过程中,常规小锥角药型罩产生的有效射流为2000m/s以上的射流段,杆式射流的临界侵彻速度值为1400m/s,从而进一步得到其射流转化率为29.65%。     

圆形射流夹带量的分析与数值模拟

分析了圆形喷嘴形成的射流夹带流的特性,建立了柱坐标系及控制体,并利用流体的连续性方程给出了夹带流流量的公式,而且将计算结果与前人的试验结果进行数值模拟和比较验证。     

埋地天然气管道泄漏危险区域的数值模拟

针对埋地输气管道的特点,建立埋地输气管道持续泄漏模型,运用有限容积法,对比分析多孔介质对天然气埋地天然气管道泄漏气体扩散的影响,得出管道上层土壤作为多孔介质,对气体扩散有重要的影响,由于其土壤阻力和毛管压力作用,使气体在地下消耗大量湍能,气体在地下危险区域呈下窄上宽,而在地上由于气体湍能减小,加上大气压的作用,致使气体危险区域呈上窄下宽。结计算结果为埋地天然气管道合理设计管道区域,指导管道敷设和安全运行提供理论指导。     

成品油管道冰堵问题的数值模拟分析

我国高寒地区成品油管道在寒冷的冬季会因油品中混有水分和其他杂质而发生冰堵现象。一旦发生冰堵将会对人力,物力,财力造成极大地损失。使用数值模拟软件,模拟了成品油管道中单个冰堵段及多个冰堵段附近压力分布和速度分布。为检查成品油管道冰堵现象给出了理论根据。     

锥形装药形成射流的数值模拟

利用AN SY S/LS-DYNA 3D有限元分析软件,对两种装药(TATB和TNT)两种不同锥角(53°和43°)药型罩的形成射流分别进行了数值模拟与对比分析。结果表明,53°锥角药型罩产生的射流短而粗,43°锥角产生的射流细而长,高能炸药产生的射流速度高,这与现已成熟的理论相吻合,验证了该数学模型和状态方程所选用参数的正确性,为设计或研发新型锥形装药产品有效降低试验成本并缩短研发时间提供了依据。     

坑道限制条件下水平丙烷喷射火火焰行为研究

通过搭建坑道限制条件下小尺寸喷射火实验装置,模拟研究埋地管道泄漏场景中引发的水平喷射火火焰特性。火焰受坑道侧壁的限制,先撞击坑道而后沿着侧壁向上发展形成垂直火焰。实验结果表明,随着泄漏质量流量的增加,火焰长度先增加后减小,而火焰宽度不断增加。同时发现,在一定条件下火焰两侧会出现涡旋对,形成一对反向旋转的火焰,为了探究其形成原因及产生条件,结合数值模拟手段进一步研究了火焰流场不稳定性。     

储罐壁面限制条件下喷射火火焰行为

高压燃气储罐泄漏极易诱发喷射火。通过搭建储罐壁面限制条件下不同喷射角度的喷射火实验装置,对近喷口流场受限的喷射火进行了系统研究,并验证了装置测试的可重复性。实验结果表明,储罐壁面限制条件下推举高度小于自由射流的推举高度,并通过数值模拟分析了两种空间条件下空气卷吸流场的差异性,从而物理解释了储罐壁面限制条件对推举高度的影响。两种空间条件下火焰长度都随喷射角度的增加而减小,但自由垂直射流的火焰长度小于储罐壁面限制条件下的火焰长度。火焰行为由浮力控制转为动量控制的临界Froude数与喷射角度和空间限制条件无关。研究还发现,与自由射流相比,储罐壁面的阻塞效应会降低火焰的推举速度,提高火焰的吹熄速度。     

高压可燃气体泄漏动力学过程与喷射火热灾害分析

以高压可燃气体泄漏诱发的喷射火为研究对象,对泄漏过程中喷口处稳态气流状态参数变化及其被点燃之后的喷射火火焰形态与辐射热流场预测模型研究进展进行了综述。归类分析了基于理想气体状态方程和Abel-Noble状态方程的高压气体泄漏模型及其适用情况,并对不同浮力控制和动量控制范围的几种喷射火火焰几何尺寸模型进行了概括性总结,同时对不同火焰形态下的点源、多点源、固体以及线源4种热辐射模型进行了汇总,最终提出将3种模型耦合联用以建立适用于不同泄漏条件下喷射火热灾害分析预测方法。分析表明,该分析预测方法具有很好的适用性。     

基于简化反应机理的甲烷-空气爆炸增厚火焰大涡模拟

基于简化的单步反应机理,采用增厚火焰模型开展了管道内甲烷-空气爆炸大涡模拟,分析了Légier （TF1） 与Durand （TF2） 提出的两种火焰探测函数对模拟结果的影响。结果表明,大涡模拟能够精确预测管道内火焰传播过程中出现的郁金香形状与形成特征时间。尽管两种探测函数的火焰传播速度与超压的大涡模拟结果与实验基本一致,但TF2预测值更加精确。火焰探测函数对效率因子变化基本上没有影响,TF1对火焰的增厚效应要强于TF2。     

高压氢气储运设施泄漏喷射火过程预测模型及其验证

近年氢能已迅速成为能源领域“新宠”,正在迎来快速发展的战略机遇期,但氢安全问题仍然是制约其发展的关键,尤以高压氢气储运设施泄漏后引发喷射火灾害较为突出。为了探究高压氢气泄漏过程并对其引发喷射火灾特性参数变化进行评估,本文采用理论分析和实例验证相结合的方法对两起高压氢气泄漏实验案例（90 MPa氢气瓶和6 MPa氢气管道）进行了研究。结果表明：通过模型精度检验,Abel-Nobel气体状态方程适用于当前常用的多种高压氢气储运设施泄漏过程的描述。基于Abel-Nobel气体状态方程、火焰尺寸模型、辐射分数模型和热辐射模型构建的高压氢气泄漏喷射火过程预测模型对实验案例中的泄漏出口气体质量流量、氢喷射火焰长度和辐射热场等的模拟计算结果与实验测量数据基本一致,验证了模型有效性及所含假设合理性。另外在计算中还需要结合实际情况充分考虑高压氢气储运设施发生泄漏时产生的能量损失以及等温流动过程,从而对模型预测精度进行修正。上述结论对于工程实际、氢能安全利用以及灾害预防等具有重要现实意义。     

Jet fires: An experimental study of the main geometrical features of the flame in subsonic and sonic regimes

Although jet fires are usually smaller than other fires, they may lead to a destructive chain of events that can increase the scale of an accident. Therefore, their size should be predicted for accurate risk assessment. In the literature, most of the proposals for estimating jet fire size concern small jet fires (up to 2.5 m in length) or subsonic flames. In this study, experiments on relatively large propane jet fires in still air were performed. Vertical turbulent diffusion flames up to 10 m in length, with sonic and subsonic mass flow rates, were obtained using six different orifice exit diameters. The experiments were filmed with video and thermographic cameras and the resulting visible and infrared images were used to determine flame length and lift‐off distance. Expressions for estimating jet length as a function of several variables (mass flow rate, orifice exit diameter, Froude and Reynolds numbers) are also proposed. © 2008 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2009     

溴系阻燃剂与环境

介绍阻燃剂与环境的关系,从全球火灾发生状况入手,阐述了火灾与防火标准制定的关系,以及火灾与阻燃剂使用的关系,并重点论述了聚合型和反应型溴系阻燃剂在防火方面发挥的重要作用和对环境的影响．以及阻燃剂在合成树脂中的应用。     

Experimental and numerical study of transient compartment fires

This paper reports results of experiments and numerical modeling for fires in small-and medium-scale enclosures in underventilated conditions resulting in flame exhaust to the atmosphere. Delays from ignition to the occurrence of a stable flame outside the enclosure were measured experimentally for three types of fuels (methane, propane, and propylene) with a specified fuel supply rate. Characteristic scales dependent on fuel supply rate, fuel source location, compartment geometry, and vent opening parameters are introduced and used to establish a unified nondimensional dependence of the flame exhaust time on fuel flow rate. For the smallest and largest enclosures used in the experiments, three-dimensional numerical calculations of the dynamics of fire development are performed by large eddy simulation. Calculated reaction rate isosurfaces are presented, which demonstrate the compartment fire evolution and its oscillations after exhaust into the atmosphere. It is shown that the calculation results agree qualitatively with experimental observations and that the flame exhaust times are in good agreement with the experimental correlation. __________ Translated from Fizika Goreniya i Vzryva, Vol. 42, No. 6, pp. 112–120, November–December, 2006.