氯气泄漏扩散影响因素的数值模拟研究

基于FLUENT的物质传输模型建立氯气泄漏扩散模型,针对不同泄漏速率、外界风速、障碍物类型等对氯气泄漏扩散进行数值模拟.结果表明,泄漏速率较大时,重气效应明显增大,下风向形成的高浓度区增大;外界风速对重气扩散浓度和扩散危险性区域有很大影响,风速较大时,重气云在下风向的扩散速率增大,在水平侧风向的扩散速率减小,在泄漏源和障碍物附近的停留时间减少,形成的危险区域较小;不同的地表条件是影响重气扩散的重要因素.     

考虑障碍物分布和风速影响的天然气泄漏扩散研究

采用FLUENT软件对不同风速和障碍物分布下的天然气泄漏扩散进行了数值模拟。得到了甲烷在不同障碍物分布、风速影响下的扩散规律和甲烷的浓度分布规律,为有效预测天然气泄漏扩散的影响范围提供了依据。结果表明,在泄漏孔附近浓度和速度都很大,风速越大,天然气往下风方向输送的作用越明显;天然气的泄漏速度对扩散有明显的影响,速度越大扩散的高度越高;受障碍物高度的影响,扩散主要表现为天然气沿着障碍物壁面扩散和天然气发生偏转;受障碍物到泄漏孔距离的影响,天然气扩散主要表现为迎风面对天然气的阻挡作用。     

液氯瞬时泄漏扩散的数值模拟

在箱模型的基础上,用适当简化方式对高压常温液化贮存的液氯泄漏扩散进行了数值模拟,充分说明了重气效应的影响;通过数值模拟,认为云团液滴汽化、温度变化的这一短暂过程可近似看成是云团在泄漏源处的重力沉降,以一合适的初始半径高度比,作常态氯气泄漏扩散考虑,使得计算简化。这种近似模拟结果与液氯泄漏扩散模拟结果基本相近,如下风向距离浓度等。以常态氯气泄漏扩散近似高压液化贮存氯气扩散,其初始半径高度比取决于风速,与泄漏介质的量及大气稳定度无关。     

风速对天然气泄漏过程影响的CFD模拟研究

自然界中天然气的泄漏往往伴随着有风天气,风力的作用会给天然气的泄漏及扩散过程带来更复杂的影响。本文采用CFD数值模拟方法,分析风速对天然气泄漏过程地影响。研究结果发现,当风速为0 m/s时,气体的速度以及甲烷的扩散方向主要是垂直方向;而当风速达到5 m/s时,在风力的作用下,气体速度场明显发生倾斜,并且在泄漏孔附近形成较大的偏转和涡旋,同时,甲烷向计算区域的右侧扩散,并且在喷孔右侧区域形成一定的涡旋,使得甲烷的扩散速度加快。这一现象说明了自然风速越大,甲烷扩散越快,有利于甲烷等污染物在大气中尽快扩散,避免造成更大的损失。     

基于FLUENT的城镇燃气管道泄漏扩散模拟研究

利用FLUENT对城镇燃气管道发生泄漏时的气体扩散问题进行模拟分析,得到气体在一定风速和有限空间条件下的扩散规律和甲烷浓度分布规律,指出燃气管道在泄漏口处气体泄漏速度较快,气体扩散近似自由射流,泄漏流场速度分布和甲烷浓度分布在X轴正向受到外部环境风速和泄漏孔径的影响明显,随风速和管道泄漏孔径增大气体扩散范围增大,这为充分认识城镇燃气管道泄漏扩散现象,有效预测泄漏事故范围和应急处置提供了理论依据。     

低压天然气管道在有限空间中泄漏计算研究

在有限空间内,可燃气体泄漏扩散极其危险,甚至会引起火灾,因此对低压天然气管道在有限空间中泄漏进行计算研究意义非常重大。存在障碍物的有限空间中,气体泄漏后,在有限空间内形成的危险区域会受到风速和障碍物的影响。用流体力学软件模拟泄漏后气体形成的危险区域浓度分布情况,对模拟结果进行分析可知,危险气体扩散受到障碍物的阻碍,会在障碍物周围形成不规则的危险区域,风速不同,危险区域的大小也不同。泄漏口位置对危险区域的大小也有影响,离障碍物近的泄漏口附近,气体容易堆积,危险系数相对较高。     

大型LNG储罐连续泄漏扩散过程影响因素的分析

考虑接收站内大型液化天然气（LNG）储罐泄漏射流、液池蒸发、气云扩散3个过程的特点,结合相平衡原理和气体连续扩散高斯模型,采用欧拉多相流模型进行数值模拟,并开展风速、泄漏速率和地面粗糙度对其影响的研究。结果表明：大型LNG储罐连续泄漏气云扩散过程按泄漏扩散的形态可分为重气扩散（气云受热）、被动扩散、稀释消散3个阶段;在LNG储罐背风面泄漏口附近形成24m区域内的回流和大尺度漩涡,该区域的风速减小了70%~80%;随着风速增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别减小了20%,增大了50%,减小了23%,且甲烷浓度为0.5LFL的水平扩散最远距离和液池扩展长度均随风速的增加而减小;随着泄漏速率的增加,射流长度、池长和池径均有所增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别增加了42m、33m和45m;随着地面粗糙度的增加,池径和池长均减小,气云前端扩散面高度分别增加了15.5m、25m和16m。另外,通过研究风速、泄漏速率、地面粗糙度3个因素对LNG气云扩散的影响,确定LNG气云扩散水平方向和高度方向上的敏感影响因素。     

化工厂液氨储罐泄漏氨气扩散的影响因素研究

以某化工厂低温常压液氨储罐为研究对象,采用phast软件建立了液氨储罐泄漏模型,分析了泄漏孔径、泄漏高度、大气稳定度、地面粗糙度及环境风速对氨气泄漏扩散浓度变化的影响。结果表明：当泄漏孔径超过20 mm时,氨气泄漏扩散浓度及范围大幅增加,应定期巡检,在小泄漏孔径时及时采取补漏措施;当泄漏高度为4 m时,高度1 m处氨气浓度最大,应注意此高度罐壁的腐蚀程度,当泄漏高度达到13 m时,高度1 m处氨气浓度为0,对地面无影响;当大气稳定度升高时,氨气向下风向扩散的距离明显增大;随着地面粗糙度的增加,氨气浓度分布整体明显降低;当环境风速低于2 m/s时,氨气扩散影响范围和最大浓度均较高,应加强巡检。     

坡面天然气管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD仿真软件对坡面天然气泄漏扩散过程进行了数值模拟,分析了泄漏扩散过程,风速及泄漏倾角对泄漏扩散的影响。研究结果表明,泄漏1 s内,甲烷主要集中在坡面附近;泄漏5 s时,甲烷已经扩散到整个区域,且浓度爆炸下限最高达到7.81 m,在地表及坡面形成了涡流;随着泄漏倾角的增加,危险区域逐渐增大;泄漏倾角为15°时,风速影响较小,泄漏倾角为10°时,风速影响较大,泄漏气体主要沿地表扩散;为天然气安全输送及紧急预案的制定提供一定的理论依据。     

埋地天然气管道泄漏激光检测影响分析

激光技术是天然气管道泄漏检测的重要手段,而泄漏扩散过程对其检测过程存在一定影响。通过建立埋地天然气管道泄漏扩散模型,模拟得到了泄漏天然气扩散特性,计算了天然气扩散光谱检测值,分析了不同检测高度、不同泄漏口大小以及不同风速对天然气扩散光谱特性的影响。研究表明:泄漏口越大,测得的光谱检测曲线越低,降低幅度在距泄漏口40 m内最为明显;有风速影响时,光谱检测曲线最低点均向下风向偏移,在距泄漏口6 m左右时光谱检测值最小。研究结果可为合理有效地进行激光检测提供参考。     

导风叶片对涡流空气分级机内流场的影响

利用ANSYS-Fluent 17.0软件对有、无导风叶片两种结构的涡流空气分级机内流场进行数值模拟和对比分析,研究了导风叶片对涡流空气分级机内流场的影响。数值模拟结果表明：导风叶片降低了转笼外缘处气流切向速度,从而影响转笼通道内旋涡的分布情况,使有、无导风叶片两种结构的稳定工况不同;导风叶片减小了转笼外缘处气流径向速度的波动和湍流耗散率,此处流场分布相对均匀,有利于提高分级精度;此外,导风叶片在导流过程中,改变了环形区速度场的分布,气流切向速度减小,径向速度增大,径向速度的增大使其分级粒径增大。碳酸钙物料分级实验结果表明：具有导风叶片结构的涡流空气分级机分级粒径较大,分级精度较高;导风叶片处较大的湍流耗散率有助于粉体分散,明显减弱“鱼钩效应”现象。     

Airborne Dust Capture and Induced Airflow of Various Spray Nozzle Designs

Water spray characteristics, including droplet size and velocity, airborne dust capture potential, and induced airflow quantity for various spray nozzle designs were evaluated to provide basic information for improving spray applications. Water droplet size and velocity characteristics were initially measured by a Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA) for hollow cone, full cone, flat fan, and air atomized spray nozzles at similar operating parameters. Airflow inducement and dust capture experiments were also conducted under the same operating parameters to examine any salient features of the spray nozzle type, droplet characteristics, induced airflow, and airborne dust capture.

Test results indicate that there are trade offs between airflow inducement and dust capture efficiency. A spray nozzle with a wider discharge angle was observed to induce more airflow, but at reduced dust capture efficiencies. Increasing spray nozzle fluid pressure(s) generally reduced water droplet sizes with concurrent increases in droplet velocity, airflow inducement, and airborne dust capture. Placing a three-sided barrier around the spray nozzles normally reduced spray air induction and increased dust capture efficiency. A direct relationship between airborne dust capture efficiency and spray input power normalized per unit of airflow induced was observed. This information can be utilized to improve the performance of water sprays for reducing airborne dust levels.     

障碍物阻塞率梯度对甲烷爆炸特性影响研究

通过自主设计并搭建小型实验平台,研究障碍物阻塞率梯度依次为0、0.05、0.1、0.15时,甲烷火焰传播过程的火焰结构变化、火焰前锋动力学以及压力演变。结果表明：阻塞率梯度为0和0.05的工况,经过障碍物后的火焰前锋会由模糊逐渐变得清晰,随后火焰前锋会向燃烧区凹陷;而阻塞率梯度为0.1和0.15工况的火焰在经过障碍物后,前端始终模糊,随后湍流燃烧加剧,迅速在整个管道爆燃,并无火焰前锋凹陷现象。阻塞率梯度对火焰瞬时速度影响较大,而对平均速度并无太大影响。随着阻塞率梯度从0增大到0.15,最大火焰速度会明显提升,而平均火焰速度却近似一致。此外,高阻塞率梯度的障碍物组有利于压力积聚,随着阻塞率梯度的增大,峰值超压也呈现规律性的增大,达到峰值超压所需的时间也相应延长。     

气流预分散对涡流空气分级机分级性能的影响

在物料进入涡流空气分级机前采用了气流预分散装置,使物料悬浮分散并输送到分级机中。以滑石粉和石灰石粉料为原料进行分级实验,研究不同条件下气流预分散对分级性能的影响。采用激光多普勒测速仪对分级机内环形区流场进行速度测定,分析预分散气流对流场的影响。结果表明,当预分散气速大于1.1 m/s时,细粉产率、牛顿分级效率和切割粒径随预分散气速的增大而增加;在不同的系统进口风速条件下,物料预分散后,细粉产率、牛顿分级效率增加;平均粒径小的石灰石粉料其中含有的超细颗粒(<4μm)不易实现气流预分散,预分散气流可以明显地减小对分级不利的轴向速度。     

Particle Deposition on Semiconductor Wafers

The deposition of aerosol particles on semiconductor wafers in the typical manufacturing environment of the clean room has been calculated using the equations of convective diffusion and sedimentation. The result shows that the deposition velocity decreases with increasing particle size in the diffusion regime and increases with increasing particle size in the sedimentation regime, with a minimum deposition velocity occurring in the vicinity of 0.2 μm. The minimum deposition velocity varies from approximately 0.2 × 10^?3 to 0.7 × 10^?3 cm/s, depending on the size of the wafer, the airflow velocity, and whether the wafer is freestanding or placed on top of a workbench.     

聚乳酸吹膜过程中传热系数的研究

本文以聚乳酸（PLA）为实验原料,通过FLUKE热像仪采集聚乳酸在挤出吹膜过程中的温度场,进一步研究不同冷却风（Qv=0,0.66,1.33,2L/s）以及不同吹胀比（BUR=1.7,2.3）对聚乳酸吹膜过程中传热系数的影响,同时本文亦对传热系数随高度的变化在低风量下和高风量下进行了拟合。研究结果表明,随着风量的增大,温度下降速率增大;低风量下(Qv=0,0.66L/s),随着风量的增大,对传热系数影响较小;高风量下（Qv=1.32,2L/s）,随着风量的增大,在距口模出口高度Z=0～0.03m内传热系数增大较明显。随着吹胀比的增大,温度下降速率增大,在口模位置处传热系数增大较明显;在低风量以及高风量条件下,传热系数可近似表示为高度Z的函数关系式。     

Experimental and Theoretical Investigation of Drying of Carrots in a Fluidized Bed with Energy Carrier

A pilot scale fluidized bed dryer with an inert energy carrier (steel, glass beads ranging from 2.7 to 6.5 mm) was used to investigate the drying of carrots. The effects of sample diameter, inert material type, inert material diameter, amount of inert material, air velocity, and temperature on the rate of drying were studied. A mathematical model was proposed for predicting the drying rate and temperature of drying material. It was found that presence of inert particles enhance the rate of drying. The results of this study also revealed that, although the rate of drying increases with decreasing sample diameter, increasing the inert material thermal conductivity, and increasing air temperature, but the inert material diameter and air velocity have no significant effects on the rate of drying. The independence of rate of drying on air velocity especially in well-fluidized systems indicates that external diffusion is not a controlling step in this process. Also the presence of inert materials causes the drying material to reach more rapidly to its final internal temperature.     

固体氧化物燃料电池YSZ电解质水系流延膜片的热风干燥研究

在各种温度下,研究初始厚度为0.4mm(±0.03)的YSZ流延膜片薄层热风干燥的一般规律。干燥受风速的影响都较大,风速越高,干燥速度越快;风速越低,干燥速度越慢;在干燥后期,三个不同的风速水平对干燥过程的影响几乎没有明显差异。流延膜片越厚,干燥速度越慢;而流延膜片厚度越小,干燥速度越大;过高的风温风速会使流延膜片性能质量降低;热风干燥的参数必须考虑实际生产中产品的质量要求设定;所求得的Page模型能够正确反映水溶胶胶层薄层干燥规律,可用于实际生产工艺的基础参考数据。     

三角形小翼强化立式太阳能热气流电站的流动传热特性

采用数值计算方法研究设置在电站系统中空气流道内集热面上的三角形小翼对立式太阳能热气流发电系统非稳态自然对流流动及传热的强化作用,分析了肋对数、肋倾角、布置方式对系统进出口气流的温升、速度差的影响,并结合场协同原理对其强化太阳能热发电系统传热的效果进行评价。结果表明：空气流经三角形小翼时温度梯度增大,换热增强,系统进出口气流温度差、速度差大幅增大;随着肋对数的增加,气流受到的扰动作用增强,速度与温度梯度的协同角减小,但相应也使气流的流动阻力增大,能量损失增大,肋倾角取45°时系统进出口气流速度差最大;三角形小翼成对布置在竖直矩形通道内时,叉排布置效果优于顺排。