管道泄漏污染物一维迁移的LBM模拟

石油管道泄漏现象时有发生,对环境造成了危害,研究埋地管道石油污染物泄漏尤为关键。在此采用Boltzmann研究方法,通过多尺度技术和局部平衡态分布函数的Chapman-Enskog展开得到运算的平衡态方程,并给出了石油管道污染物泄漏迁移的一维有源扩散方程的格子Boltzmann模型,通过C++软件数值模拟进行运算。最终得出结果与理论解一致,验证了用Boltzmann方法研究污染物泄漏迁移的可行性。     

土壤中石油烃-重金属复合污染物的环境归趋及对修复效能的影响研究进展

综述了石油烃-重金属复合污染、特别是复合污染物在环境中的迁移转化及其对常规修复技术效能产生的影响。土壤中的石油烃在生物或非生物降解过程中均有可能产生中间产物,重金属在环境中也会发生赋存形态和可迁移性的改变,这些变化将影响污染物在土壤环境中的赋存形态与迁移方式,进而影响修复技术的效能。还讨论了本领域未来的研究方向。     

土壤和地下水环境中胶体与污染物共迁移研究进展

天然胶体在土壤和地下水环境中广泛存在。由于胶体不仅具有粒径小、比表面积大、表面带有电荷等基本特点,而且具有独特的双电层结构和丰富的表面官能团,这些特点使得胶体成为地下环境中最为活跃的组分,并对土壤与地下水中污染物的迁移产生重要影响。近年来,土壤与地下水环境中的胶体及其对污染物的促进迁移作用受到越来越多研究者的关注。综述了地下环境中的胶体来源、可移动胶体的释放与沉积、胶体自身的特征与环境行为以及胶体对不同污染物的促进迁移作用,分析了各种环境因子对胶体-污染物共迁移的影响。在此基础上,对地下环境中胶体与污染物共迁移的过程与机理等尚需深入研究的关键科学问题提出了研究展望。     

土壤和地下水环境中胶体与污染物共迁移研究进展

天然胶体在土壤和地下水环境中广泛存在。由于胶体不仅具有粒径小、比表面积大、表面带有电荷等基本特点,而且具有独特的双电层结构和丰富的表面官能团,这些特点使得胶体成为地下环境中最为活跃的组分,并对土壤与地下水中污染物的迁移产生重要影响。近年来,土壤与地下水环境中的胶体及其对污染物的促进迁移作用受到越来越多研究者的关注。综述了地下环境中的胶体来源、可移动胶体的释放与沉积、胶体自身的特征与环境行为以及胶体对不同污染物的促进迁移作用,分析了各种环境因子对胶体-污染物共迁移的影响。在此基础上,对地下环境中胶体与污染物共迁移的过程与机理等尚需深入研究的关键科学问题提出了研究展望。     

某化工园区地下水污染模拟研究

文章以某化工园区为对象,基于现场水文地质条件和GMS(Groundwater Modeling System)软件分别建立了地下水流概念模型和数值模型以及溶质运移数值模型,模拟了不同类型污染物的污染路径和污染羽迁移状况,分析了污染对地下水环境可能造成的影响。结论可知:污染物沿污染中心向四周浓度逐渐减小,浓度梯度较大;污染物在含水层中会沿地下水流方向呈近似椭圆形状运移,且在水流的反方向亦有扩散现象存在;同一模拟时段内,COD不会超标,氨氮在第二水处理站的浓度中心处随时间迁移而超标,但超标浓度和范围不明显;模拟时段内,所有污染物均未超出厂界从而抵达长江,故不会影响长江水质。     

多孔介质中污染物溶质迁移模型研究进展

随着现代工业的迅速发展,工业产品以环境污染物的形式在土壤等多孔介质中的迁移过程得到了人们的关注。出于室内物理模拟实验条件上的局限性,对这一过程的数值模拟研究也因此在污染物系统分析中起到了重要的作用。本文以污染物溶质在多孔介质中的迁移模拟理论为基础,综述了国内外多孔介质中污染物溶质的常用迁移模型研究成果,详细描述了传统的对流-弥散方程模型及其发展情况。同时综述了随机迁移模型及其它适用的迁移模型,讨论了各类模型的适用范围优势及其不足之处。最后还从多个角度指出了多孔介质中污染物溶质迁移模拟有必要注意的问题及可能的发展趋势,为后续的研究指明了方向。     

基于GMS对典型石油烃场地地下水中污染物运移模拟研究

为探究城市典型石油烃污染场地地下水污染物运移规律,以珠三角某有机化工污染场地为研究对象,在结合水文地质条件调查和地下水污染源与污染途径分析的基础上,运用GMS软件建立了研究区地下水流场模型,对场地地下水中石油烃污染物的时空分布特征和运移规律进行了模拟预测研究。研究结果表明:在模拟期内污染羽在潜水含水层与微承压含水层中最大扩散面积分别达到了644 m~2、3219 m~2,潜水中预测的污染物浓度峰值为60 mg/L,微承压水中预测的污染物浓度峰值为6.6 mg/L;其中对流-弥散作用是石油烃污染物迁移的主要驱动力,污染物在迁移过程中由于生物降解及吸附作用污染物浓度持续衰减,这可为场地调查和场地修复中污染物运移范围的预估提供参考。     

基于p-y曲线法的深埋桩桩-土相互作用研究

为了研究超长桩在承受水平荷载下的桩侧水平位移和桩侧土压力的理论计算方法,根据有限杆单元的等效荷载求解原理得到与p-y曲线相适应的非线性弹簧的设置方法,建立了超长桩非线性有限杆单元的理论模型;以实际工程为建模背景,通过ABAQUS软件模拟受到水平荷载时的桩侧水平位移和桩侧土压力,并与实际测得的数据进行对比,以验证数值模拟计算结果的准确性。结果表明：当桩端受到水平荷载作用时,桩侧土压力呈“M”型分布;数值模拟结果与实际工程测量数值之间误差较小,通过数值模拟计算得到的桩侧水平位移和桩侧土压力与实测值之间的相对误差分别在5%和2%以内;通过p-y曲线模型计算得到的桩侧土压力曲线与桩侧水平位移曲线与数值模拟计算得到的各点之间的相关系数R²分别为0.97和0.92,两种方法得到的计算结果基本一致;且利用p-y曲线模型进行计算比通过ABAQUS三维有限元软件计算节约了将近60%的计算时间。在实际工程中,可考虑p-y曲线模型作为超长桩的分析计算模型或作为一种辅助验证方法用以验证通过其它方法计算的准确性。     

浅析苯酚对环境的污染

地球表面的环境是由大气、水、土壤和生物等圈层组成的复杂体系,排放到环境中的化学物质会通过物理,化学和生物作用在这些圈层内部之间进行迁移,转化和再分配过程。而其中之一的苯酚来源广泛,主要由炼焦,炼油,石油化工,化肥,农药,制造塑料,燃料等过程产生。所以不夸张的说,它与我们的生产与生活息息相关。我们只有获取大量的定量化的环境信息,了解污染物的生产过程和危害,掌握污染物的数量和变化规律,才能指定切实可行的污染防止规划和环境保护目标。     

水封洞库石油类污染物地下水时空分布模拟

采用地下水动力学数值模拟计算方法和FEFLOW软件对地下水封石洞油库建设造成的地下水位的变化和地下水漏斗进行预测，目的是分析地下水封洞库施工期涌水对区域地下水位的影响。项目对地下水的影响主要通过水封洞库中油品向周边地下水的扩散实现的，因此项目选择石油类物质作为污染物代表因子进行模拟。营运期非正常情况下，项目营运30年内，油品扩散造成的地下水中石油类含量最大值不超过0.03 mg/L，营运期，岩壁里地下水的压力大于洞库内任何点的储油静压力，此时对流作用主要由围岩朝向洞库内部方向，项目对地下水环境可能产生影响的污染源主要为水封洞库储油向周边地下水的对流扩散作用。营运30年后，油品扩散造成的地下水中石油类浓度0.015 mg/L等值线的迁移距离最大为228米。     

管道内油水两相流动研究进展

综述了国内外有关圆管中油水两相流动过程中的流型、相转换的研究现状,并重点介绍了油水垂直两相流中液滴粒径及分布、持液率、压力降计算等方面的研究成果。同时分析了研究中所存在的问题并指出了今后的研究方向,为进一步开展油水两相流研究提供相关参考。     

The Measurement of Oil, Gas and Water Flowrates in Three-Phase Slug Flow

Three-sphase flow invo1ving oil-water two immiscible liquids and gas which is often foundin the fields of petroleum production has been studied in this paper.A new method with thecombination of a horizontal tube,a downward flow vertica1 tube and an orifice to measure theflowrates is presented.In this method the frictional pressure drop in the downward vertical tube isreplaced by that in the horizontal tube,the void fraction is derived from the gravitational pressuredrop,then the volume fraction of the individual phase can also be obtained.The individual flowratescan be calculated when the water fraction is known.This method is applicable for many kinds ofoil-wells to measure the flowrates of crude oil,natural gas and water.Compared with other methods,the presented method involves fewer measuring parameters.The experimental results proved quitegood accuracy of the method,with measurement deviation within 10%,and reliable results wereobtained under high Dressure conditions.     

紧凑型气浮装置油水预分离区结构选型的数值研究

采用计算流体软件Fluent对4种不同预分离区结构的紧凑型气浮装置(CFU)的油水分离性能进行了数值研究. 在建立稳定可靠计算模型的基础上,分析了给定设计流量和入口含油率情况下4种预分离区结构型式的除油率及油相分布情况,并研究了入口处理量和含油率变化对CFU除油率的影响. 结果表明,同种预分离区结构型式下除油率与处理量和入口含油量有关,处理量给定时,除油率随入口含油率增加而增大,入口含油率给定时,除油率随处理量增加而降低;在设计流量4 m3/h和入口含油率2000 mg/L条件下,中心柱锥通筒喇叭口朝上结构的综合除油性能最好,除油率达87.13%,且具有较大的操作弹性.     

弯管内部油水两项流的数值模拟

在油井出油管道以及石化生产中,油水两项流是非常常见的现象。为了减少能耗、便于制订防腐措施,利用GAMBIT软件建模以及FLUENT软件的可实现模型对弯管中油水两项流的压力场和速度场进行模拟。结果表明,管内入口直管压力呈逐阶减小趋势;弯管内壁出形成低压区且又内向外逐渐增大;而速度分布正好与压力分布规律相反,恰好与自由涡流理论的模型相符。且通过对油水两项所占体积分数分别为30%、50%、80%三种情况的模拟得出,由于水密度大于油的原因,随着油相体积分数的下降,管内整体压强减小,整体速度增大。     

Pore-network analysis of two-phase water transport in gas diffusion layers of polymer electrolyte membrane fuel cells

A pore-network model was developed to study the water transport in hydrophobic gas diffusion layers (GDLs) of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs). The pore structure of GDL materials was modeled as a regular cubic network of pores connected by throats. The governing equations for the two-phase flow in the pore-network were obtained by considering the capillary pressure in the pores, and the entry pressure and viscous pressure drop through the throats. Numerical results showed that the saturation distribution in GDLs maintained a concave shape, indicating the water transport in GDLs was strongly influenced by capillary processes. Parametric studies were also conducted to examine the effects of several geometrical and capillary properties of GDLs on the water transport behavior and the saturation distribution. The proper inlet boundary condition for the liquid water entering GDLs was discussed along with its effects on the saturation distribution.     

绝热状态下板壳式换热器壳侧的流型与压降

实验研究了板壳式换热器波纹通道内垂直向上气-液两相流动的流型和压降特性,讨论了圆形波纹通道内流型特征及转变机理,根据相界面形态特征将流型划分为泡状流、弹状流、膜状流和搅混流;同时分析了流型与压降之间的关系,发现泡状流中的压降波动幅值最小,弹状流与膜状流次之,搅混流中压降波动幅值最大;获得了波纹通道内单相以及气-液两相压降的分布规律,拟合了单相压降关联式,并基于Lockhart-Martinelli理论,通过分析两相摩阻系数与Martinelli参数的关系拟合了波纹通道内两相流动压降关联式,发现Chisholm参数C的值与Chisholm最初建议的光滑管内层流-层流的值接近。     

接触式机械密封界面泄漏机理分析

旋转机械装备的密封性能对生产过程的能耗、效率和环保具有重要影响。基于逾渗理论,探讨了接触式机械密封界面空隙状态随动、静环表面分形参数和接触压力变化的规律。研究建立了密封界面单层网格微通道结构模型,指出了密封界面在接触压力作用下表现的逾渗、逾渗点和非逾渗3种状态。根据液体毛细管力和气体Knudsen数,提出了微通道内流体流动判据,分析了密封界面流体的流动阻力和泄漏流量,阐释了接触式机械密封界面泄漏机理。研究结果为接触机械密封优化设计和泄漏控制提供依据。     

基于Fluent的井下油水分离和润滑过程中新型润滑元件设计分析

为解决含水稠油采输时油水分离和降黏减阻的问题,采用Fluent软件对井下油水分离和润滑过程进行数值模拟,并设计出一种新型的润滑元件,使其能就地安装,形成高质量油水环状流,有效控制采出液的含水率,提高含水稠油井采收率,并降低后续原油处理成本。固定入口流速为0.6m/s,分流比为0.5,进行润滑元件结构的单因素分析。结果表明：流体在溢流口处径向速度极小,说明形成的油核几乎不存在偏心现象,轴向速度的存在有利于形成清晰的油水界面,从而利于形成高质量的油水环状流,经过元件的流体分离出部分水后轴向速度也得到了提升,有利于提高原油采收率。进行与仿真模拟相同工况下的室内实验,通过改变流速观察润滑元件的压降值与流型的变化情况。结果表明：合理的入口流速范围内,采用雷诺应力模型（RSM）与混合多相流模型（Mixture）计算模拟润滑元件内部流场情况具有较高的可信度。     

水力旋流分离器内流动和油水分离的数值模拟

The fluid flow and oil-water separation were simulated using a Reynolds stress transport equation model of turbulence in water flow and a stochastic model of oil droplet motion,Simulation results give the axial and tangential velocity components,the pressure and turbulence intensity distribution and droplet trajectories for a hydrocyclone of F type and a hydrocyclone proposed by the present authors.The flow filed predictions are in qualitative agreement with the LDV measurements.The results show that the proposed hydrocyclone has better performance than the hydrocyclone of F type due to creating stronger centrifugal force and lower axial velocity.     

基于部分分离法的油气水三相流量测量的研究

针对油气水三相流流量测量的难题,设计了基于部分分离原理的油气水三相流分离装置;同时,考虑了经分离后得到的油水两相流的密度分布不均匀对流量测量的影响,将油水两相混合密度进行了修正,得到了基于文丘里管两端差压和体积含水率的油水两相流流量测量模型.采用转子流量计和文丘里管分别对分离后的气相、液相进行了流量测量实验.结果表明,本文提出的分离装置的设计思想和设计结构及基于差压法的油水两相流流量测量模型是合理的、可行的,能够实现对油气水三相流流量的测量.