风速对储油罐气体扩散影响的CFD模拟方法研究

基于湍流模型理论,建立储油罐的气体扩散控制方程组,应用Gambit软件建立了储油罐气体扩散的几何模型,采用Fluent软件模拟复杂气象条件下油气扩散过程,并讨论风速对油气扩散的影响,为危险范围的确定提供依据。     

可燃及毒性气体扩散研究

从气体动力学入手,通过对气体微元进行质量平衡、动量平衡、能量平衡的分析,采用了新的扩散模型对危险性气体的扩散进行数值模拟,为了验证模型的合理性,设计简易风洞,对轻重气体(包括二氧化碳、丙烯、乙炔等气体)在不同的泄放条件下进行了多次定常风洞扩散试验,得到了气体实际扩散后浓度的分布,同时也考察了风速、泄放速率、气体密度等主要因素对气体扩散的影响,得到气体扩散的一般规律。模型计算结果与试验数据吻合较好,最大浓度计算值与试验值的平均偏差在20%以内,且浓度分布趋势一致,从而证明了该模型的合理性。编制了模拟软件可作为泄漏扩散事故的预防及发生事故后采取应急防护措施的分析工具     

气体有效扩散系数的分形模型

多孔介质中杂乱无序的孔分布结构特性显示了多孔介质具有孔分形结构。气体扩散在孔道中的分形模型是建立在分形理论和气体扩散特点的基础上。在考虑孔的大小分布、连通性分布和2种气体扩散机理的影响下,推导出了气体有效扩散系数和结构参数的关系。从参数分析中,可以得出有效扩散系数与孔的面积分形维数、孔隙率、联通数、气体自由扩散路径、孔最大最小直径比值成正比,与孔道迂曲度、迂曲分形维数成反比。通过实验数据与模型预测值对比验证了分形模型的正确性。     

埋地含硫天然气管道泄漏问题的数值模拟

针对埋地含硫天然气管道泄漏问题,采用有限体积法,建立埋地高含硫天然气管道泄漏扩散模型和燃烧模型,考虑土壤对泄漏气体的影响,在风场影响下,对比分析埋地含硫天然气管道泄漏时有毒气体的扩散情况和发生燃烧后有毒气体的扩散情况,得出泄漏气体燃烧扩散比单一的气体泄漏扩散更加危险,燃烧产物二氧化硫为主要危害气体,同时,存在大量的二氧化碳和水蒸气以及未发生反应的硫化氢,危害性极大,及时采取防范和急救措施。     

储油罐的自振特性与抗震性能分析

为获得储油罐的自振特性和抗震性能,采用有限元软件ANSYS建立了储油罐液固耦合的有限元模型,对模型进行自振特性分析,得到其自振频率和振型,通过频率计算结果与文献、规范进行对比,结果吻合良好,验证了模型的正确性.对模型进行多遇地震作用下的时程响应分析,得到各节点位移、加速度和等效应力极值沿罐壁高度的分布情况,确定了可能发生“象足”和“菱形”破坏的位置.进一步对模型进行罕遇地震作用下时程响应分析,结果表明罕遇地震下,储油罐的最大轴向应力均超出许用临界应力,储油罐在罕遇地震作用下会发生屈曲破坏.     

基于高斯烟羽模型的山区含硫天然气泄漏扩散研究

为了预测含硫天然气泄漏后危险气体的扩散浓度和地形对气体扩散的影响,以高斯烟羽模型为基础,结合当地的实际环境,开展了含硫天然气在不同地形条件下连续泄漏的模型分析,并利用MATLAB对该气体的扩散进行计算,得出了相应的下风向气体的扩散浓度及其危害距离。结果表明:不同的地形条件下,含硫天然气扩散的距离和浓度不同。在下降地形中,气体浓度不会太高,但是泄漏范围较大;在上升地形中,泄漏气体易于在山体前聚集,少数气体绕山泄漏,但浓度急剧降低;在先下降后上升地形中,泄漏气体易于在下降地形和山体链接处聚集。     

基于矿井三维通风的火灾模拟研究

为了确定矿井火灾时期用风地点CO气体的扩散情况,本文利用Ventsim三维可视化通风仿真软件建立中煤塔山矿三维矿井通风系统模型,选取30503采煤工作面及其回风巷作为研究对象,分析CO气体浓度,模拟井下火灾产生的CO气体扩散情形。研究结果表明：采煤工作面发生火灾,风烟流气体会出现剧烈波动,甚至出现逆流,短时间内在工作面扩散,危害性极大;采煤工作面回风巷着火,在采空区瓦斯未涌出和积聚的前提下,CO会随着回风巷排出井外,危害性小。     

壁面亲水性对DMFC阳极通道内气液两相流影响的数值模拟

采用计算流体力学软件FLUENT对DMFC阳极通道内的气液两相流进行数值模拟,考察了阳极通道壁面的亲水性质对通道内气液两相流的影响.模拟结果表明:当流道侧壁面为憎水性时,CO2气体排出速度较快,但不利于反应物向扩散层方向迁移;当流道侧壁面和扩散层(GDL)表面均为亲水性时,有利于反应物向GDL方向迁移,但CO2气体排出阳极通道的速度较慢;当流道侧壁面为亲水性、GDL表面为憎水性时,既有利于反应物向GDL方向迁移,又有利于CO2气体排出通道.     

液氯泄漏扩散及其危险范围的预测

基于传质学、流体力学、大气扩散学的基本原理,以某生产二氯丙烷的化工企业的液氯储罐泄漏为例,假设液氯储罐发生瞬时泄漏,利用气体湍流扩散微分方程,对泄漏气体的扩散行为进行建模和简化,建立了相对应的泄漏气体扩散浓度分布模型。然后通过计算大气稳定度以及扩散参数,求得氯气云团扩散形成的中毒危险区范围和氯气云团消散失去毒害作用需要在下风向扩散的距离,计算结果可对有毒有害气体泄漏后预测扩散危险区范围提供相关的依据。     

分形多孔材料的一种改进化气体扩散分形模型

基于分形理论与技术,提出了气体在由一簇弯弯曲曲、横截面积大小不等的椭圆形毛细管组成的多孔材料中的气体扩散率分形模型。研究结果表明:归一化气体扩散率是最大孔隙面积、最小与最大孔隙面积之比、多孔材料总横截面积、形状因子及分形维数等多孔材料微结构参数的函数;模型能清楚地揭示影响气体扩散率的物理机制。文中气体扩散率分形模型与已有的实验数据进行对比,结果显示它们之间吻合较好;提出的改进化气体扩散分形模型更具有一般性。     

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。     

立式储油罐地震作用下的抗提离可靠度解析

相关实践表明，在水平地震作用下，储油罐会因罐底提离而引起油罐提离损坏，从而造成储油罐可靠度大幅度下降。在本案，为了解析立式储油罐地震作用下的抗离可靠度，笔者构建了随机变量概率模型，以便更好地解析储油罐抗提离可靠度状况，该模型采用可靠性分析JC法计算了储油罐在不同工况下的抗离可靠度，从而论证了地震作用下储油罐提离破坏规律。笔者结合计算实例证明了JC法对地震作用下大型储油罐抗提离可靠度分析存在可操作性及有效性。     

一氧化碳泄漏扩散的数值模拟与运用

介绍CO管道泄漏后有毒有害气体CO扩散的计算模型,运用Matlab的综合分析计算、绘图优势,以及控件工具,进行数值模拟计算,实现了CO泄漏扩散的立体图、计算等功能。此方法有利于解决计算的难点,减少手工计算的工作量,提高模拟工作的效率和准确性。     

乙烯储气瓶泄漏扩散数值模拟研究

乙烯是重要的化工原料,且属于易燃易爆气体.由于其大量的应用,在储存与运输过程中容易出现泄漏问题.本文基于有限体积方法建立了其泄漏扩散的模型,得出了其数值计算方法.通过模拟分析得到了乙烯的泄漏扩散规律.分析结果可以为处理该类气体的泄漏扩散事故提供参考.     

闭式循环柴油机系统旋转床功耗实验关联模型

深入分析并建立了用于闭式循环柴油机(CCD)排出气体CO2水吸收的波纹碟片填料中试旋转床吸收器功率消耗主分量数学模型,提出了旋转床驱动电机总功耗回归分析表达式。根据不同工况实验得到的功耗实验数据,经回归分析得到了吸收器功率消耗的半经验公式。各种工况旋转床吸收器功耗实验值和模型计算值的对比表明,两者相对误差小于±15%。     

阀门逸散性密封等级的工程设计探讨

对石油化工装置中常用最新国内及国际逸散性检测标准进行综述,并对其作对比分析。概括了逸散性微泄漏阀门结构设计及制造的特点,结合国内外主要标准规范及工程实例,提出在石化工程设计中阀门逸散性泄漏密封等级的选用原则及方法,建议通过气体泄漏扩散模型定量计算来辅助工程设计。     

稀土电解槽石墨内衬氧化扩散与孔隙结构演化模型

基于Fick定律和质量守恒定律,考虑石墨内衬中氧化反应、气体扩散和孔隙结构演化之间耦合作用,建立稀土熔盐电解环境下的石墨内衬试样的氧化扩散与孔隙结构演化数学模型,研究石墨内衬氧化扩散和孔隙结构演化过程。在二氧化碳环境下进行石墨高温氧化实验,采用CT显微技术获取试样孔隙结构图像,对CT图像进行二值化分割处理,统计计算孔隙率,将圆柱试样模型孔隙率、失重率的计算值与实验测试值进行对比验证,并对氧化腐蚀过程中圆柱试样二氧化碳浓度、孔隙率、失重率、氧化速率变化规律进行数值分析。结果表明:反应扩散与孔隙结构演化密切相关,氧化扩散会显著改变孔隙结构,孔隙结构演化会反过来影响氧化扩散进程;石墨内衬氧化扩散与孔隙结构演化受温度影响显著,温度越高,反应越快,孔隙率越大,槽体寿命越短。模型计算结果与实测结果基本一致,表明运用该模型对稀土电解槽石墨内衬在电解环境下氧化扩散与孔隙结构演化过程进行计算分析可行、有效。     

模压发泡扩散理论模型及其实验分析

在模压发泡的苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)母板上预先开设气体扩散通道可以缩短饱和时间,提高生产效率。通过分析计算、对比发现,当扩散通道的布置方式按照等边三角形分布时,不仅可得到较高的扩散效率,而且还能减少制品缺陷的产生几率。建立了饱和时间与扩散通道孔径、扩散通道中心距之间的理论模型,并通过实验验证了该模型的可靠性。同样工艺条件下,采用扩散通道可以明显提高模压发泡效率;随着孔间距的增大,同样条件下的CO_2吸附量减小,因而在不影响制品质量的前提下,应尽可能地缩短扩散孔中心距。     

海洋石油平台改造对气体扩散影响分析

海洋石油平台结构布局对气体扩散有重要影响。为分析某平台加装挡风墙后对平台气体扩散的影响程度,利用FLUENT软件建立仿真模型进行了流体动力学分析。结果表明:结构改造后对平台气体扩散影响较小,并且提示出了泄漏气体可能聚集的危险区域,为平台的应急管理提供参考。     

节能型变换催化剂曲折因子和气体有效扩散

设计自制改进的Wicke-Kallenbach扩散池,按稳态法实验测定了常压313K下N2-CO,N2-CO2,CO-CO2二组分气体和CO+CO2-N2,CO+N2-CO2,N2+CO2-CO三组分气体在还原态LB型节能高温变换催化剂内的逆流扩散通量,实验所得二组分和三组分气体扩散通量之比符合Graham气体扩散规律,表明扩散池设计合理,测定过程稳定、数据可靠。同时说明气体在还原态LB型节能高温变换催化剂内的扩散是过渡区扩散。根据平行交联孔模型,计算出以平均孔半径为基准的曲折因子和以孔分布为基准的曲折因子以及各气体的有效扩散系数。