管道输运高压氢气与天然气的泄漏扩散数值模拟

基于有限体积法,建立了管道运输高压氢气及天然气的泄漏扩散模型,考虑到氢气与天然气的管道泄漏事故危险性不同,进行了数值模拟与对比,得出了管道泄漏后氢气与天然气的不同泄漏扩散特性.结果表明:高压氢气的泄漏扩散形成的危险云团较大而且集中;氢气初始的泄漏速度比天然气大得多,与周围环境达到压力平衡所需时间较天然气短;随着扩散时间的增加,氢气危险气体云团扩散最大高度较天然气增加得快;在近地面区氢气泄漏扩散产生的危险后果较天然气小.     

基于PHAST软件的液化天然气储罐泄漏事故模拟研究

利用PHAST软件对某大型LNG储罐建立事故模拟模型,进行泄漏事故模拟分析,定量计算了LNG储罐发生泄漏后的扩散、闪火、爆炸、池火影响范围,比较分析了不同风速条件下的事故影响能力。结果表明:风会加快气化后的LNG向空气的扩散,相同浓度的扩散气在高风速下的影响范围更小;风速低的气象条件不利于甲烷的扩散,甲烷浓度会比较高风速下更高,更有可能发生闪火爆炸事故;高风速会使LNG储罐扩散后引起的闪火热辐射范围更远,低风速不能有效降低LNG储罐扩散后引起的闪火热辐射范围;不同的风速对其垂直于风速的闪火热辐射影响区域基本没有影响;较高风速可减小爆炸发生影响区域,较好的风况条件有利于蒸汽云的扩散,将有效缩小爆炸事故的影响范围;较低的风速下池火灾影响范围较小,利于事故现场的应急控制,但是低风速工况不利于气体的扩散,将会生成较高热辐射值的区域。PHAST对泄漏事故的模拟分析有利于库区的安全运行和事故预防。     

流化床反应器内气固两相流动特性的研究

基于颗粒动力学理论模拟颗粒相流动,应用流体与颗粒两相流理论考虑两相相间作用,建立了流化床核反应器内多相流流动的计算流体动力学模型,数值模拟研究了流化床核反应器内的流体动力行为。计算结果表明,应用Gi-daspow曳力模型得到的沿截面颗粒浓度分布与已有实验结果的分布趋势比较接近。在中心喷射区的中心处颗粒浓度较高。随着径向距离的增大,逐渐降低到局部最小值后颗粒浓度逐渐上升。在环隙区域内颗粒浓度基本保持不变。分析了流体与颗粒间作用力、颗粒弹性恢复系数等对流化床核反应器内流体动力特性的影响。研究表明,颗粒碰撞恢复系数越大,流场内沿截面颗粒浓度分布变得越均匀。     

上海市街道峡谷条件下液氨泄漏扩散的CFD研究

上海市液氨运输、使用频繁,且运输路径中街道峡谷密集,一旦液氨泄漏并在街道峡谷中扩散,会造成严重后果。以上海市为例,选取街道峡谷环境,采用计算流体力学（CFD）的方法研究液氨泄漏后的扩散规律,模拟了主导风向顺吹街道峡谷和横掠街道峡谷两种工况下,街道峡谷内氨浓度场的分布,同时得到临街建筑立面上氨的浓度分布,并分析了产生浓度分布差异的原因。研究成果为救援、逃生策略的制定提供参考依据。     

高含硫天然气管道泄漏扩散数值模拟

天然气在集输过程中,由于管道老化、腐蚀等因素引起的泄漏事故时有发生,其中以小孔径泄漏事故发生概率偏大.本文利用软件对高含硫天然气小孔径泄漏进行数值模拟,模拟结果显示,泄漏气体中甲烷和硫化氢的扩散范围、浓度含量、烟云高度受风速影响明显.高含硫天然气管道小孔径泄漏后,在环境风速8 m/s时,泄漏形成的危险区域沿地面向下风向...     

分布式能源燃气内燃机排烟NOx扩散模拟优化

建立了某商务区天然气内燃机烟气扩散三维数值模型,通过模型研究了夏季SSE风向条件下内燃机排烟中污染物NOx的分布规律.模拟结果表明:受动力阴影区影响,污染物富集于烟囱所在办公楼近壁面30 m～55 m范围及楼顶位置,局部NOx摩尔分数达1×10-6.将烟囱高度提升至12 m后,排烟将不受动力阴影区的影响,NOx浓度能控...     

基于扩散点火理论的高压氢气泄漏自燃研究

运用扩散点火理论对高压氢气泄漏到下游管道内的自燃点火情况进行了分析。利用激波管流动理论讨论了氢气射流前端激波加热区域的参数变化情况,分析了前沿激波强度、均匀区压力和温度与初始压力的关系,给出了高压氢气泄漏到下游管道后,预测前沿激波强度、均匀区压力和温度的数学方程,建立了判断高压氢气泄漏到下游管道内是否发生自燃点火的函数表达式。提出了理论点火临界压力的概念,计算发现氢气的理论点火临界压力明显低于其他几种常见的气体燃料。讨论了影响泄漏自燃发生的可能因素,结果可为预防高压储氢泄漏自燃提供科学依据。     

喷动床反应器内流体动力特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,颗粒动理学理论模拟颗粒相流动,对喷动床核反应器内的流体动力行为进行了数值模拟.模拟得到了喷动床核反应器内颗粒浓度标准方差、空隙率和颗粒速度分布.研究结果表明喷动床核反应器内颗粒浓度标准方差先逐渐增大至最大值后下降.分析了摩擦应力模型和倒锥体角度等影响因素对喷动床核反应器内的流体动力特性的影响.     

600 MW超临界循环流化床锅炉给煤横向扩散系数的试验研究

以世界首台600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉为研究对象,以烟气组分分布特性为判据,进行二次风射流特性和颗粒横向扩散特性的热态实炉测试,并利用二维扩散模型预测了截面煤颗粒质量浓度分布.结果表明:各负荷下外侧墙二次风的射流深度在3～4 m且横向扩散较弱,煤颗粒的横向扩散系数约为0.24 m2/s;当给煤注入炉膛15 s后,床层煤颗粒质量浓度分布的均匀性明显提升.     

CO2在盐水层中的扩散和运移泄漏风险评价模型

温室效应和空气污染是21世纪人类面临的严重问题,而CO2埋存是解决温室效应的最有效方法。在CO2地下地质埋存中,盐水层埋存因其地质储量巨大受到了极大关注,同时也存在很多潜在的风险,因此建立CO2注入到盐水层后的扩散运移泄露风险评价模型将为人类安全埋存CO2提供理论支持。首先,考虑到CO2在联通水层中因浓度差泄漏,以菲克定律为理论基础,结合惠尔凯公式,建立了CO2扩散泄漏风险评价模型;其次,考虑到CO2在联通水层中因压力差泄漏,以达西定律为基础,利用气体平面径向稳定渗流公式和垂直管流相关公式等建立了CO2运移泄露风险评价模型;最后,考虑到CO2从盖层逃逸,以毛细管压力为基础建立了CO2通过盖层泄漏风险评价模型。结果表明,扩散系数越大,泄漏时间越短;扩散和运移泄漏时间相差很大,计算运移泄漏时可忽略扩散作用的影响;当埋存的CO2剩余压力小于盖层的突破毛细管压力时,气体以扩散方式泄漏,否则在压力差的作用下以渗流运移方式泄漏。     

甲烷/空气湍流扩散燃烧的小火焰模拟

以甲烷/空气的湍流射流扩散燃烧为基础,对通用的反应标量方程在火焰面上进行坐标变换,建立二维稳态湍流扩散火焰的小火焰模型。利用湍流流动模型、甲烷/空气半详细化学反应机理和小火焰模型耦合求解,分别计算出过量空气系数为1.2和1.4的速度在燃烧室内的分布状况以及混合分数、温度和组分的径向分布,模拟结果表明小火焰模型能够用来描述燃烧室内燃烧机理。     

水下输油管道泄漏数值研究

输油管道泄漏后不仅造成巨大的经济损失,还会带来严重的环境污染,对生命造成潜在的威胁.目前关于管道泄漏扩散模型的研究多适用于埋地管道及架空输气管道,对于水下管道泄漏扩散问题的研究还很少.基于有限容积法建立水下输油管道泄漏扩散多相流(VOF)模型,借助CFD软件数值计算了影响原油扩散的因素,通过对比发现:当泄漏速度相同,水...     

迷宫密封流场和泄漏量的数值分析与研究

应用Fluent计算软件采用标准k-ε湍流模型求解迷宫密封三维流场,研究了涡动转子在不同压比和偏心位移下密封腔室内的流场特性.进一步讨论了转子涡动速度、进出口压比和偏移位移对迷宫密封泄漏量的影响.研究发现,涡动速度越大对密封泄漏量的影响也越大,随着涡动速度的增加密封泄漏量降低;不同的进出口压比使密封中流体的轴向流速不同,当轴向流动速度达到跨音速以上时,密封泄漏量特性发生明显变化,此时密封泄漏量达到最大;密封转子的径向偏移量会增加密封的泄漏量.为了能在工程实际中更快更好地计算迷宫密封泄漏量,进一步修正和完善了Egli密封泄漏量经验计算公式,完善后的计算公式对迷宫密封工程设计及运行具有一定的意义.     

电弧等离子体点火器湍流燃烧流场传热与流动数值模拟

对燃气轮机燃烧室电弧等离子体点火器内湍流燃烧流场,进行了传热与流动数值模拟。采用了RNGk-ε湍流模型、扩散燃烧模型和离散传播辐射DTRM模型。计算域包括点火器内的等离子体发生器和点火器主体。将计算结果与未考虑辐射的温度场和流场进行了比较。结果表明辐射模型对其温度场有影响,对速度场影响不大;在点火器出口处的径向温度分布是均匀的。     

天然气管道环境风险影响分析

对某市天然气输气管道工程不同气象、不同源高条件下事故环境风险的影响范围进行预测与分析.采用气体扩散多烟团模式预测天然气管道泄露及火灾事故的影响范围.结果表明：如果发生天然气泄漏、火灾事故,天然气管道泄漏处下风向的污染物危害范围呈圆环分布;各污染物的扩散多以小风1.5 m/s,稳定度为F类条件下的影响范围最大;在一定的风速和稳定度下,事故影响范围随源高的增高而降低.     

泄漏孔径对特高压GIL管SF6泄漏影响的混合数值模拟

  目的  为了分析具有6 km跨度特高压GIL内SF₆泄漏气体的泄压过程及其扩散形态,提出了一种一、三维混合CFD计算方法。利用1D Flowmaster研究具有不同孔径的泄漏口对SF₆泄压过程的影响。利用3D Fluent分析SF₆在管廊内的扩散形态、浓度分布。  方法  为了验证混合数值方法的准确性,对比了1D Flowmaster和3D Fluent对同一管廊结构SF₆泄压过程的计算结果。  结果  仿真对比结果表明,Flowmaster模拟泄压过程具有计算速度快、精度高的特点。  结论  结合通风设计要求,获得基于泄漏孔径区间的轻度、中度、重度泄漏事故分类及对应扩散形态、浓度分布等重要数据,可为实际应用设计、事故处理提供指导。     

基于耗散函数的叶顶泄漏流动非定常数值模拟

更进一步的改善间隙泄漏流动需要对其复杂的流动结构作深入的认识，若不能给出间隙泄漏流动影响更真实的表述将导致对其研究无法进行。为了更深入的认识涡轮叶栅流动粘性耗散的细节及分布，作者采用商用N-S求解器对具有动叶顶部间隙的涡轮级非定常流场进行了数值模拟和研究。本文引入耗散函数对间隙泄漏流动的粘性耗散进行评估，这种方法是对粘性影响带来的粘性耗散的最简单也是最直接模拟和计算方法。     

负荷对切圆锅炉气固两相流动特性影响的研究

采用Realizable k-ε湍流模型和离散颗粒随机轨道模型,对东方电厂某300MW四角切圆锅炉炉内的气固两相流动特性进行了不同负荷的数值研究。采用非交错网格的SIMPLE差分格式对流场进行求解,得出不同工况下的速度场和颗粒质量浓度场分布,通过对比分析,发现工况二速度场和颗粒质量浓度场分布较为合理。     

煤粉复合旋流火焰燃烧特性研究（2）：数值模拟

本文数值模拟了煤粉旋流火焰燃烧过程，燃烧数值计算包括理论物理模型建立，数值方法两个大部分，计算模型处理了气相湍流与燃烧、气固两相流动、煤颗粒燃烧过程和辐射传热等物理化学过程，以ｋ－ε模型模拟湍流流动；ＰＤＦ法模拟气相扩散火焰燃烧；颗粒运动计算颗粒运动少颗粒湍流浓度方程模拟颗粒湍流扩散；通量法计算火焰辐射传热，煤粉颗粒复杂燃烧模型计算了颗粒尺寸、形状变化和颗粒孔隙内部燃烧、表面平度对整个颗粒的燃烧过程影响。计算获得了气相速度分布场、气相ｋ和ε分布场、气相温度场、气相组份场和颗粒浓度场及运动过程，揭示了煤粉复合旋流燃烧特性。     

天然气泄漏和气站站址选择

分析了天然气站站址选择考虑因素之一－－天然气泄漏对下风向大气浓度的影响，通过建立数学模型，并运用基于统计学理论的高斯扩散模型，以某城市为例，进行了模拟计算。并分析了计算结果，表明，泄漏后的扩散浓度还不足以达到天然气爆炸的极限浓度，因此，该方面可作为站址选择的次要因素考虑，在特殊情况下，站址可不严格位于城市常年主导风向的下风向。