湍流扩散火焰中氮氧化物排放的数值研究

对一系列具有不同Reynolds数的湍流甲烷射流扩散火焰中氮氧化物的排放进行了数值模拟,以考察湍流对氮氧化物排放的影响.采用一个双尺度的k-ε湍流模型计算速度场,将概率密度函数（PDF）方法和Lagrangian火焰面模型相结合求解标量场,燃料甲烷的氧化过程和氮氧化物的生成过程采用详细的GRI-Mech 3.0机理描述.将氮氧化物的计算结果和实验数据进行了比较,并探讨了Reynolds数、标量耗散和火焰面时间对氮氧化物排放的影响.发现计算结果和实验数据符合较好,计算模型正确预测了氮氧化物的生成量随着Reynolds数的增加而减少的趋势.     

马蹄焰池窑内的火焰长度

提出了对马蹄焰池窑内最佳火焰长度的要求。介绍并分析了火焰长度对窑内温度(火焰空间温度、液面温度和窑顶内表面温度)及对窑池内液流影响的数值模拟的结果。     

城市与平坦地势天然气管道泄漏扩散规律的数值研究

天然气泄漏事故在城市环境中不断发生。为了了解不同城市环境和平坦地势中天然气泄漏的规律,根据流体力学规律,建立了不同环境中天然气泄漏的数学模型,模拟天然气泄漏后的分布规律。结果显示:由于环境的不同,导致不同环境中空气流速分布不一样,从而引起城市与平坦地势天然气泄漏规律不一致。我们在制定天然气泄漏应急措施时,需根据环境的不同,制定不一样的措施。     

天然气火焰

从燃料的组成和燃烧过程以及燃烧产物的成份,分析了天然气火焰与重油火焰相比较,具有软、飘、暗的原因,提出了克服这些弊端的方法。     

天然气门站工艺区泄露扩散模拟分析

随着国内天然气事业的蓬勃发展,作为城镇燃气与长输管线衔接的枢纽——天然气门站,其工艺装置一旦发生泄露事故,将对人员及环境造成严重的威胁。利用计算流体力学软件,对四川省达州市普光天然气门站进行建模、数值计算。分析了不同的工况及不同的风速影响情况下的泄露天然气分布规律及其对站内的影响。     

扩散过滤燃烧火焰特性

扩散过滤燃烧是新的燃烧技术,具有扩散燃烧和预混过滤燃烧的某些特性。通过二维双温模型,使用单步总包反应,数值研究氮气稀释的甲烷和氧气同轴同平板扩散过滤燃烧特性。模型中考虑热弥散和组分弥散效应。研究小球直径、气体混合物速度和甲烷质量分数对火焰高度和火焰形态的影响。结果表明,与预混过滤燃烧不同,气体和固体高温区存在于燃烧器的不同位置;而在高温区域之外,气体和多孔介质固体的温差很小。当填充床小球直径从6.66 mm减小到2.02 mm,火焰高度从0.048 m增大到0.12 m。增大混合物速度,甲烷的质量分数导致火焰变宽,火焰高度增大。数值模型的有效性得到了实验验证。     

压力对管道天然气泄漏扩散影响的数值模拟

利用Fluent软件的物质传输模型和湍流模型模拟了不同压力下天然气管道的泄漏扩散。通过对比分析模拟结果,得到了不同泄漏压力对天然气扩散的影响效果。模拟结果可为天然气泄漏事故的处理提供一定参考。     

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。     

射流混合器内气体湍流扩散过程的CFD数值模拟与实验研究

利用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)商业软件CFX4.4对二氧化碳与空气的射流混合过程进行数值模拟. 湍流模型采用标准k-e模型和RNG模型,模拟预测不同断面上的CO2浓度分布,并与实验结果进行比较. 结果表明,模拟预测值与实验结果基本吻合,也验证了CFD技术应用于混合扩散过程预测分析的可靠性;靠近空气一侧的CO2浓度普遍高于另一侧,当CO2平均浓度为6%时,距射流出口100 mm剖面上的浓度极差达到6%. 本研究中的气体混合湍流模型影响不明显. 采用标准k-e模型分别对两种进气方式的射流混合器内部速度场、浓度场进行模拟分析,发现T型射流混合器的混合均匀性比单边进气的射流混合器明显提高.     

架空天然气管道泄漏扩散过程特性分析

在天然气管道集输过程中,由于管道老化、腐蚀等因素引起的泄漏事故时有发生,会引起穿孔泄漏后的天然气扩散,可能会引发火灾、中毒或爆炸。因此,进行架空天然气管道泄漏扩散过程的影响因素模拟研究及分析,对天然气管道输送安全运营和保障人生财产安全意义重大。文章建立了架空天然气管道在迎风坡和背风坡处发生泄漏扩散过程的物理模型,并利用CFD软件对架空天然气管道泄漏后的甲烷气体扩散过程进行了数值模拟。结果表明：泄漏的甲烷气体扩散范围和速度非常大,在泄漏时间300S时泄漏距离已经达到40m,并在40m处形成高浓度的甲烷气团;泄漏点在背风坡时,山坡附近形成高浓度甲烷气团。     

回转窑火焰长度对水泥熟料产质量及消耗的影响

水泥回转窑内的火焰长度应该适应各种不同类型的回转窑,它可以充分发挥回转窑的潜力并生产出优质水泥熟料。     

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。     

湍流状态下化学品扩散溯源中不同目标函数的影响分析

化学气体泄漏会对生命财产安全及环境造成重大破坏,建立有效的监测装置及评估系统能够在发生泄漏事故时为应急救援提供辅助决策,有效降低泄漏带来的潜在风险。通常会通过在风险区域排布的气体浓度传感器检测气体浓度,根据气象条件及气体扩散前向分布模型来进行泄漏估计。由于泄漏场景数据不易获得,因此本文基于fires dynamics simulator(FDS)的大涡模拟方法模拟含湍流下的泄漏扩散场景获取数据,在此基础上研究了目标函数对于建模过程及溯源结果的影响。通过溯源结果发现,以浓度偏差平方和为目标函数的溯源结果从总体效果来看比其他目标函数更优,但其仍不能避免受湍流影响在某些场景的溯源指标远离平均值,而综合考虑不同目标的溯源结果在一定程度上能改善该情况。     

回转窑火焰长度对水泥熟料产质量及消耗的影响(连载一)

水泥回转窑内的火焰长度应该适应各种不同类型的回转窑,它可以充分发挥回转窑的潜力并生产出优质水泥熟料。     

脉冲火焰光度色谱法分析天然气中总硫

在气相色谱法分析天然气中总硫时，运用高效毛细管色谱柱，使各种组分都能完全分离；运用脉冲火焰光度检测器，对大气中各硫化物分别进行检测。使用脉冲火焰光度检测器，消除了高含量甲烷产生爆燃导致检测器灭火问题。通过延时积分排除大量火焰本底噪声，解决了大量的烃类与被测组分同时进入火焰时，被测组分的响应值严重下降的难题。     

基于实验数据的湍流扩散POD模态分析

采用粒子成像测速（PIV）和激光诱导荧光（LIF）技术同时测量了水平通道中湍流扩散过程的流速和荧光剂浓度的瞬时分布,并利用实验数据,通过本征正交分解（POD）模态分析方法,实现了湍流条件下荧光剂扩散过程中浓度分布的数值重构。该方法应用于瞬时浓度分布的特征分析中,得到了瞬时分布的各阶模态,并分析各阶模态空间分布特征及其所含能量。结果表明,浓度分布在距离荧光剂入口较近的区域具有较强的周期性,且低阶POD模态能量占主导地位。应用POD分析得到的模态可以较准确地重构距离荧光剂入口较近区域的浓度分布的基本特征,相对误差主要集中于距离荧光剂入口较远的区域,表明本文提出的基于POD模态分析的湍流条件下浓度场的数值重构更适用于周期性较强的系统,为预测未知时刻的湍流扩散浓度分布提供了基础。     

CO2稀释对甲烷反扩散火焰结构的影响研究

基于火焰光谱诊断平台,利用由高分辨率CCD相机成像系统和光纤光谱仪组成的光谱成像系统对甲烷反扩散火焰的光谱辐射特性进行研究。获得了不同氧燃当量比和CO₂稀释水平下CH₄/O₂同轴射流反扩散火焰的OH*、CH*二维辐射分布并进行了Abel反卷积处理。结果表明：随氧燃当量比的增加,OH*火焰逐渐中空,火焰锋面被拉伸,轴向高度和火焰面积均先增大后减小。CH*火焰核心反应区位置和形状随当量比增加变化不明显。随CO₂稀释剂体积分数的增加,OH*火焰被拉伸,并由完全包络状过渡为对称包络状,火焰面积逐渐减小。CH*火焰被拉伸并靠近中央轴线,火焰面积逐渐增大。对比OH*火焰层,CH*火焰层较薄且峰值强度低。