风力因素对天然气管道泄漏扩散影响的数值模拟

利用仿真模拟软件, 对架空天然气管道泄漏扩散进行数值模拟, 对比分析了泄漏方向及风速对泄漏扩散过程的影响。结果表明, 地面附近下风向危险范围大, 上风向相对安全, 地势较高处相对安全; 向上喷射时近地面天然气危险范围较小, 迎风喷射和向下喷射时危险范围较大; 迎风喷射时风速对危险范围的影响小于向下喷射时 风速对危险范围的影响, 在静风及低风速下天然气泄漏扩散范围较大。研究结果可为架空天然气管道泄漏的应急疏散、 救援提供理论依据和参考。     

含硫天然气泄漏扩散的三维数值模拟

研究燃气管道的泄漏,目的在于定性和定量地分析评价泄漏可能带来的危害。基于FLUENT软件,用GAMBIT建立三维泄漏模型,对含硫天然气管道泄漏及扩散进行了三维数值模拟。结果表明：硫化氢的存在增加燃气管道的泄漏危险区域;在自由扩散状态下,泄漏气体主要集中在泄漏口上部,且危险区域较小;当存在环境风时,泄漏危险区域向下风向下移,形成气体聚集区域,而上风向气体较少。可见,硫化氢和环境风的存在,使含硫天然气泄漏扩散的危险范围增大。     

基于FLUENT的架空天然气管道泄漏数值模拟

建立了天然气管道在空旷地面发生泄漏的三维模型,对高速泄漏区域进行了网格细化。利用 CFD商业软件 FLUENT 6.3对泄漏过程进行模拟,考察了大气风速、泄漏初速度和泄漏口形状（圆形和菱形）对泄漏的影响。模拟结果表明,风速对天然气泄漏喷射射流角度有较大影响,扩散范围随扩散高度而增大;泄漏初速度对天然气喷射高度有较大影响,扩散高度随泄漏初速度的加快而变高;圆形泄漏口的硫化氢泄漏范围最宽。研究结果对加深长输天然气管道泄漏扩散规律的认识、事故的预防具有一定的意义。     

架空天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对天然气管道穿孔泄漏扩散问题,结合有限容积法,建立了天然气管道不同泄漏位置的CFD仿真模型,分别对天然气管道上部、下部、迎风侧及背风侧等4种工况的泄漏扩散进行了数值模拟。研究结果表明,下部泄漏比上部泄漏气体更贴近地面且不易扩散,且横向危险范围也比上部泄漏大30～70m;迎风侧泄漏与背风侧泄漏情况相似,但迎风侧泄漏危险区域的纵剖面面积更大,更危险。应用数值方法模拟管道穿孔扩散问题,给出了不同工况下的泄漏范围,为天然气管道泄漏的安全输送及安全抢修提供了理论依据。     

含硫天然气管道泄漏危险区域的数值模拟

针对埋地含硫天然气管道泄漏的实际情况,采用有限体积法,对埋地含硫天然气管道持续泄漏的甲烷及硫化氢体积分数进行了数值模拟。在模拟过程中,考虑了管道上层土壤作为多孔介质对气体扩散的影响,比较分析了同一时刻甲烷和硫化氢的危险区域,得出同一时刻硫化氢泄漏所造成的剧毒区域远大于且完全覆盖甲烷危险区域。对硫化氢和甲烷的共同影响区域,应同时采取防火防毒措施,而在硫化氢影响区域只需采取防毒措施。     

基于ALOHA和多元回归预测的地面天然气管道泄漏扩散模型研究

为提高地面天然气管道泄漏扩散范围预测的精度,基于事故后果模拟分析和多元回归预测方法建立地面天然气泄漏扩散范围预测模型,以北京市某地面天然气管道泄漏事故为研究对象,结果表明:通过事故后果模拟分析得出,风速、大气稳定度、管道压力和泄漏口直径为扩散范围的关键影响因素,即为预测模型的自变量因素;通过多元回归预测和MATLAB软件建立的地面天然气管道泄漏扩散范围预测模型,其最大误差为5.48%。本文所建预测模型对天然气泄漏扩散范围的预测有一定的实际应用价值,可为地面天然气管道泄漏事故应急救援工作提供指导。     

硫化氢扩散规律数值模拟

硫化氢一旦泄漏扩散,其后果不堪设想,为了掌握硫化氢扩散规律,采用MATLAB和VC++软件,对源强、风速、源高影响下的硫化氢扩散规律进行了数值模拟。模拟结果表明,夜间,源强增大时泄漏源下风向扩散范围增大,扩散区域硫化氢质量浓度梯度增大,源高增加时泄漏源下风向扩散区域的最大宽度变窄,面积变小;白天,在日光照射强度低、风速大于等于4 m/s的条件下,风速增大时泄漏源下风向扩散范围减小,扩散区域硫化氢质量浓度梯度减小,增大源高、风速有利于降低硫化氢的质量浓度,减小危害。研究结果可为事故预防和应急救援提供依据。     

高压掺氢天然气管道泄漏扩散与失效后果的数值模拟研究

针对高压管道在失效泄漏后产生的欠膨胀射流问题,利用Birch理论模型用伪源代替实际管道的泄漏孔。在不同掺氢比（HBR）、泄漏孔直径、管道运行压力的条件下,研究了掺氢天然气（HDNG）管道泄漏扩散后果区体积分数分布情况、爆炸危险边界、爆炸危险范围的变化规律。结果表明,随着HBR的增加,减少了泄漏扩散后HDNG的聚集,爆炸危险范围逐渐减小,远端危险性降低;随着HBR的增加,爆炸危险边界高度降低,近端危险性增大;随着泄漏孔直径与管道运行压力的增加,泄漏扩散后HDNG的影响区域扩大,爆炸危险边界高度上升,爆炸危险范围逐渐增大,远端危险性增大。     

障碍物形状对含硫天然气管道泄漏扩散影响的数值模拟

对含硫天然气管道泄漏扩散进行模拟研究,在不同风速下对比分析了计算区域内障碍物形状、障碍物坡度对泄漏气体扩散过程的影响规律,并模拟了不同条件下H₂S组分的安全区域。结果表明,障碍物的存在使泄漏气体在风力作用下堆积在障碍物的迎风面,障碍物的形状改变泄漏气体的运动路径。当障碍物为无坡度障碍物（建筑物）时,泄漏气体的扩散高度增大,且在水平方向的传输被阻碍;当障碍物为有坡度障碍物（山体）时,泄漏气体在水平方向的扩散距离增大,且在外界风力达到一定速度之后,泄漏气体绕过障碍物在背风区扩散时开始向下沉降,导致地面附近的安全区域范围减小。减小障碍物坡度,风速较小时对泄漏气体的扩散无影响,风速较大时泄漏气体将障碍物包围并在近地面处扩散;增大障碍物坡度,泄漏气体的扩散规律与无坡度障碍物（建筑物）存在时相似。模拟结果可为含硫天然气泄漏事故的处理提供参考。     

天然气扩散的CFD模拟研究

为研究障碍物对天然气泄漏扩散规律的影响,在下风向设置障碍物,采用流体力学软件FLUENT对管道天然气泄漏扩散过程进行模拟,结果表明:无障碍时,泄漏时间影响扩散高度和扩散面积,有障碍物会阻挡天然气扩散,使原本沿下风向倾斜的天然气往高空扩散.障碍物背风面的天然气浓度显著降低,而在迎风面的浓度不断增加.障碍物宽度对天然气扩散影响不大,泄漏口与障碍物之间的距离对天然气堆聚范围、浓度以及扩散高度有重要影响.天然气爆炸区域主要分布在高空,中毒窒息区域主要分布在障碍物迎风面,一定条件下中毒窒息区域可转变为爆炸区域.该天然气扩散的数值模拟结果可为燃气抢险和安全救援提供有效理论依据.     

FLUENT软件及其在陶瓷窑炉中的应用

介绍软件FLUENT的基本特点,对其在陶瓷窑炉中的初步应用进行了介绍,并指出它在陶瓷窑炉的数值模拟方面有着更广泛的应用前景.     

基于FLUENT的喷气织机主喷嘴内部气流场三维数值分析

采用流体动力学计算软件FLUENT,对喷气织机主喷嘴引纬气流场进行较完整的三维数值模拟,与相关文献的实验值进行比较,结果证明了基于FLUENT软件对喷气织机主喷嘴的气流流场进行数值分析的有效性与可行性,而且数值仿真优点较试验更全面,可解释喷嘴芯出口处的压力降低等试验难以观察的现象,为主喷嘴的设计提供了理论指导.     

球阀流场的数值模拟与分析

首先应用前处理软件GAMBIT生成简化计算模型,并采用T-Grid格式划分网格,利用FLUENT软件,对球阀流场三维分离流动进行模拟．分析不同阀芯开口度下的阀门内部流场,并提出如下结论：球阀开口度为20°时在球阀内形成了漩涡流动,整个流场以回流为主,有一对大小相等方向相反的漩涡控制阎芯的流场;当球阀开口度继续增大时,漩涡尺寸随开口度增大而持续增大;当球阎开口度大于70°时,整个流动区域漩涡流动全部消失．球阀流量系数随球阀开口度的增大而增大并呈抛物线状,开口度越大,增长的速度越快．     

喷管扩张段型面对发动机羽流的影响

为研究喷管扩张段型面对发动机羽流流场气动特性的影响,采用FLUENT计算流体力学软件,对同一条件下不同扩张段型面喷管的管内流场及羽流流场进行了数值模拟,研究了喷管扩张段型面对发动机羽流流场的影响.结果表明,喷管扩张段型面对其出口膨胀波的角度与强弱影响较大,型面线件与喷管效率密切相关,扩张段型面设计使二次曲线可以获得更好的流动特性,有利于提高喷管的工作效率.     

基于FLUENT的手术室流场分析研究

对一家医院Ⅰ级洁净手术室内气流速度场,温度场进行了模拟与分析,运用Fluent软件的前处理程序Gambit建立了简化的计算模型,运用工程上最常用的标准k-e模型,对不同的送风温度、送风速度、边界条件进行了Fluent模拟,模拟了洁净手术室内各点的温度、湿度、压强,并通过对不同状况模拟结果的比较来优化其送风参数.     

管壳式换热器壳程多相流在线清洗技术研究（Ⅰ）——数值模拟

提出一种管壳式换热器壳程的多相流在线清洗技术,为企业管壳式换热器壳程污垢清洗难的问题提供一种新的方法.在进行实验前,用FLUENT软件对流体在管壳式换热器壳程的情况进行模拟,以了解壳程内的流动情况及流动速度,为实验奠定基础.     

粘性流场中船舶操纵水动力导数计算

以船舶操纵水动力预报为研究背景,通过对商用计算流体力学软件FLUENT的二次开发,采用其动网格技术以及后处理系统,对粘性流场中大型船舶操纵水动力导数进行了数值计算.船体按照斜航、不同舵角、纯横荡和纯首摇等状态做运动,得出随船坐标系下作用于其上的水动力及力矩.通过进行基于最小二乘法的曲线拟合,最终求得船舶操纵水动力导数.计算结果表明,纯横荡运动和纯首摇运动的水动力与运动无因次频率呈现较好的线性关系,间接验证了所提出的计算方法适用于复杂船舶运动的水动力导数计算.     

非定常流场中机械胸鳍的水动力性能分析

针对刚性胸鳍建立了二自由度、三自由度的运动模型,通过对基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程的商用计算流体力学软件FLUENT的二次开发,采用动网格技术以及强大的后处理系统,计算了刚性胸鳍在粘性流场中的水动力性能.对于充分发展的湍流采用RNG k-ε模型,而对于近壁区流动采用壁面函数法进行处理.为克服数值模拟高雷诺数时的数值不稳定性,计算中采用了QUICK迎风格式.将数值计算结果与物理实验结果进行比较和分析得知,运用FLUENT软件求解该问题是切实可行的.     

159260FLUENT在刷式密封设计中的应用

应用阻抗力表示刷丝对气体流动的阻碍作用,作为N—S方程的源项建立刷式密封内部气体计算流体动力学模型。采用FLUENT通过其SIMPLE压力速度耦合算法,应用用户自定义函数表示阻抗源项,模拟刷式密封内部的流动状况和压力分布,得到了产生迟滞效应和压力闭和的原因。分析了不同工况以及不同结构尺寸下的刷式密封的密封特性,将其与试验结果进行了比较。计算结果和试验结果吻合较好,表明这种方法模拟刷式密封工作状态快捷有效,可以应用于工程分析和优化设计。