液化天然气低温分层数值模拟

为研究液化天然气储罐内的分层现象,通过建立模型并求解N-S方程获得距液面不同高度的温度计算表达式。结合给定储罐及所处环境的参数,计算随时间变化时储罐内的温度分布,并绘制温度变化曲线。该表达式所得理论数据与已有实验数据较符合。对比液氢热分层数值模拟速度分布,验证了该表达式计算的温度分布趋势,进而为液化天然气储罐内因温度分层发生翻滚的极限判据及储罐设计的进一步研究提供理论支持。     

含氮1%的液化天然气低温分层贮存研究

针对含氮1%液化天然气储罐内分层现象,通过建立模型并求解N-S方程获得距液面不同高度下温度计算表达式。结合给定储罐及所处环境参数,计算随时间变化储罐内温度分布并绘制温度变化曲线,该表达式所得理论数据与已有实验数据比较符合,与液氢热分层数值模拟结果温度分布趋势比较一致,进而为LNG储罐内分层发生翻滚的极限即判据的进一步研究提供理论支持。     

低温下LNG储罐混凝土外罐的静力性能分析

以160 000 m³ 液化天然气LNG储罐混凝土外罐为研究对象,借助ANSYS有限元,针对LNG低温液体发生泄漏时,在低温作用下的受力与变形性能展开模拟研究,获得了稳态对流换热条件下的温度场及其温度应力分布．采用热-固耦合分析方法,将低温液体作用下的混凝土外罐罐壁处的温度应力与其他静力荷载作用下的内力进行了不同工况下的内力组合,确定了结构的最不利内力包络图,并以此为依据对LNG储罐混凝土外罐罐壁进行了预应力钢筋的配筋计算与布置．研究结果表明:低温液体下产生的温度应力使LNG储罐混凝土外罐发生整体向内收缩变形的趋势;罐内液体压力对结构内力及变形起主导作用;满液位泄露时LNG储罐混凝土外罐的薄弱部位位于距底板约10 m高度处．     

环境温度与风速对LNG船舶水下泄漏后果影响的数值研究

针对在不同环境温度和大气风速条件下,液化天然气(LNG)船舶在发生水下泄漏时,泄漏出的LNG液体的传质与传热问题,基于计算流体力学软件FLUENT,采用VOF法并编程定义传质与传热源项对水下泄漏问题进行了仿真研究.通过仿真数值计算,得出LNG发生水下泄漏时,流场温度场、粘度场和海域结冰情况,计算了LNG和低温气体由于沸腾反应质量随时间的变化规律,探讨了LNG水下排放传质与传热机理.结果表明,海域中温度较高的区域仍有低温LNG存在,但由于LNG快速相变对海水的强烈扰动,不利于海水凝固成冰;当未沸腾的LNG浮到海面上时,在海面会有冰层形成;环境温度越高、风速越大,LNG沸腾产生的NG量越多,海域结冰量越少.     

基于PHAST软件的LNG储配站储罐泄漏扩散分析

LNG储配站储罐主要贮存气体为液化天然气,属于易燃易爆场所,一旦发生泄漏就可能会造成火灾爆炸等巨大危害。运用挪威DNV公司研制的PHAST软件,分别对某LNG储配站储罐泄漏扩散和火灾爆炸进行了定量计算和影响分析,提出风险防范对策措施,为提高LNG储配站安全管理水平,降低事故风险提供依据。     

火灾条件下水喷淋对相邻储罐热辐射防护的模拟研究

选取液化石油气储罐泄漏后发生池火灾作为事故场景,采用PyroSim软件,模拟水喷淋及风速变化对邻近储罐受热情况的影响。模拟结果表明:池火灾状态下,水喷淋能降低邻近储罐接受到的热辐射量,能显著降低储罐温度;但当喷淋量超过一定值后,热辐射及温度变化不再明显;有风情况下,储罐受到的热辐射强度明显高于无风时储罐受到的热辐射强度。     

热力管道小漏温度场特征标定研究

泄漏特别是小漏预警对热力管道的安全维护具有重要意义。受空间分辨率的影响,分布式光纤传感器对小漏引起的局部温度变化测试精度较低,测量温度与实际温度差异较大。以布里渊光时域反射仪(BOTDR)作为测量手段,提出了一种建立分布式光纤测量温度与实际温度之间对应关系的方法。设计完成了小漏温度场模拟测量实验,通过高斯拟合对测量数据进行特征提取,再用人工神经网络建立测量温度与实际温度的映射模型。结果表明:设计的实验方案可获得代表管道小漏温度分布的先验数据,基于此训练的人工神经网络可确立实际温度场与BOTDR测量温度场的对应关系,提高了光纤测试精度并为泄漏预警策略的制定提供了依据。     

液氨储罐泄漏扩散事故危害区域的动态划分

基于高斯烟团叠加模型,建立了液氨储罐泄漏事故动态泄漏扩散模型,实现了对泄漏后氨气空间浓度场的动态分析,并根据浓度阈值进行了危害区域的划分。对某化工企业液氨储罐进行了事故模拟研究,得到了不同时刻危害区域划分情况,绘制了各级危害区域下风向、侧风向最远距离随时间的变化曲线,分析了危害区域增长变化情况。     

燃气泄漏扩散过程的模拟研究

室内可燃气体泄漏后与空气形成混合气体,容易引发爆燃或爆炸等危险事故,考虑到居民常使用燃气种类有天然气和液化石油气,采用雷诺平均的N-S方程,k—ε湍流模型以及组分输运模型方程,利用CFD技术对二者在有限空间内的泄漏扩散过程进行模拟研究,并与实验结果相比较,对比分析二者在不同泄漏工况下的泄漏扩散规律,结果表明:在泄漏的初始时刻,天然气和液化石油气形成的爆炸危险区域分别在房间上部和下部;液化石油气泄漏后很快就会在整个房间形成爆炸危险区域;通风口加速了泄漏天然气的排放,但房间内始终会存在一定厚度的爆炸危险区域。两种可燃气体在泄漏后形成的爆炸危险区域的分布差异,可为制定室内可燃气体危险事故的预防措施提供参考。     

碾压混凝土重力坝温度场实时仿真技术研究

建立在理想状态的温度场仿真分析可以反映实际温度场的变化规律,但是施工过程中一些偶然因素会导致仿真出现偏差。论文结合分布式光纤测温技术和有限元技术,以百色碾压混凝土重力坝为实例,通过采用实测数据修正温度场初始条件的方法,得到实测数据、理想仿真数据及实时仿真数据的对比曲线。结果表明修正后的实时仿真更能准确反映温度场变化规律,对温度控制更具有指导意义。     

北京地区某钢-混组合箱梁日照温度场研究

通过对北京地区某钢-混组合箱梁日照温度场的分析,探究组合梁桥的竖向、横向温度梯度曲线时程变化规律.与现行规范中的温度梯度进行对比,得出如下结论:混凝土板沿板厚方向的温差曲线为指数函数;钢箱梁沿竖向的温差曲线为多项式函数;组合梁横向梯度温度按指数函数分布,应考虑其作用效应;钢混组合梁规范中的竖向梯度温度和实际温度场存在一定程度不同,需要进一步改进.     

PCR仪温度场热模型的研究与验证

为衡量聚合酶链反应（PCR）仪能否实现基因扩增的目的,基于传热学原理,建立PCR仪热循环系统的温度场热模型.通过有限元仿真方法对PCR仪96孔样品块温度场进行了定量描述,并绘制出单个样品孔和反应试剂的温度变化曲线.在此温度变化曲线的基础上,得到反应试剂温度与样品孔温度的关系曲线,由样品孔温度计算得出同一时刻的反应试剂温度.通过高精度温度检测系统,对PCR仪样品孔与反应试剂热循环过程中的温度进行了测量实验,所得到的样品孔与反应试剂的实际温度曲线证明了该仿真热模型的合理性.该模型为PCR仪热循环系统的热性能分析提供了理论基础和实验依据.     

间歇热流下管式吸热器温度场及热应力场分析

吸热器温度场和热应力场的数值分析可以为吸热器热应力的抑制提供理论指导．采用Coupled-field element方法对管式太阳能吸热器在不均匀热流以及间歇热流情况下的温度场及热应力场进行了计算．在温度场计算过程中,将每一个网格单元面的太阳能热流入射方向与吸热器表面之间的夹角关系与汇聚热流的乘积作为热分析的边界条件．为了揭示热应力场沿长度方向变化规律,研究了温度场沿长度方向二阶导数变化规律．计算结果表明,轴向应力和切向应力是热应力场的主要影响因素,热应力曲线拐点处均是温度二阶导数曲线拐点发生处．     

燃气管道泄漏引发的温度变化研究

研究燃气管道泄漏引发的温度变化,可以构建燃气管道泄漏的光纤传感探测技术的理论基础。该文对燃气管道泄漏处产生的温度变化进行理论分析,对实际数据和物理模型进行了仿真分析。分析结果表明,基于泄露温度变化信号的光纤传感器检测技术具有两个优点:1)对处于不同环境下的燃气管道存在一定的普适性;2)由于内部压力大而更容易发生泄漏的地方,极易被监测到。该研究对于分布式光纤传感器在油气管道故障监测中的应用有一定的指导意义。     

超低温储罐基础大体积混凝土施工质量控制研究

液化天然气(LNG)超低温存储罐基础浇筑属于大体积混凝土施工,由于混凝土体量大、温度控制要求高、施工温差大等特点,质量控制关系到项目的成败,施工过程中应通过专家论证,确定合适的质量控制目标.实际施工表明:储罐外罐底板下加设适当厚度轻质混凝土隔离层,防止储罐泄漏时超低温液化天然气对混凝土基础的瞬间冻伤;混凝土施工阶段内部温升应不大于50℃,表里温差应小于25℃,降温速率应小于2℃/d;浇筑采用"分段定点,同步进行,一个坡度,分层浇筑,循序渐进,一次到顶"的斜面浇筑方法,一次浇筑到位,严格控制坍落度;混凝土的养护以保温保湿为主,初凝前喷雾养护,浇筑完成后12h内覆盖保温层;保温层应分层逐步拆除,当混凝土表面与环境最大温差小于20℃时,可全部拆除,并及时回填土;浇筑施工前,应根据混凝土热工计算结果和温度控制要求,编制测温方案,监测混凝土的入模温度、表里温差、降温速率及环境温度.各项技术措施以及质量控制要点取得了较好的施工效果.     

特厚冲积层中冻结井外壁温度实测研究

通过对龙固副井冻结凿井期间外壁与冻结壁温度的现场实测，研究了冻结壁温度场对外壁水化热温度场的影响，获得了特厚冲积层冻结凿井期间外壁及冻结壁温度变化的基本规律．研究表明：内部高水化热的释放，使外壁混凝土获得了至少17d的正温养护时间，其早期强度增长不受低温影响；同时，高水化热的释放导致井壁内外出现较大温差（甚至超过25℃），增大了温度裂缝控制的难度；水化热的向外传导还导致壁后冻土的显著升温及局部融化，对外壁受力造成了不利影响．     

关于高压立式氯气储罐的研究

对高压立式氯气储罐进行了深入研究.该储罐材料采用不锈钢/碳钢双金属复合板,减少了不锈钢的使用量,降低了产品生产成本,并通过计算给出高压立式氯气储罐的主体尺寸.本设计还采用了新型式的焊接坡口,防止再热裂纹,减小应力集中.     

富水地层多圈水平杯型冻结温度场分布形式及变化机理研究

为了掌握富水地层多圈水平杯型冻结温度场的分布形式及发展规律,以昆明地铁城市轨道交通5号线冻结加固工程为背景,通过现场监测、数值计算、室内试验对冻结帷幕温度场变化规律及内在机理展开研究,分析冻结壁温度场在形成过程中的变化规律.试验结果表明：在外部降温计划的作用下,冻结壁温度场按照温度变化过程分为快速降温阶段、潜热释放阶段、稳定温度阶段及冻结维护阶段4个阶段.各阶段曲线变化速率与加固范围内试样未冻水含量变化具有一定的关联,未冻水往往通过影响比热容、导热系数与潜热等热参数对冻结壁温度场的变化规律从而影响到整体下的温度场分布规律.未冻水含量变化通过改变冻结冰体圆柱与土柱的几何位置关系从而影响试样冻结过程中的热传导形式,其中比热容在正温阶段时随温度降低逐渐增加.     

基于FLACS的食堂天然气泄漏爆炸事故后果模拟

针对食堂的特点,利用FLACS软件对某大学食堂进行三维建模,在考虑喷射方向、障碍物等因素的基础上,模拟天然气的泄漏及爆炸情况,研究了特定场景下气体云团的扩散过程、爆炸冲击波和温度的发展规律。结果表明,当天然气垂直向上泄漏时,因食堂屋顶的阻碍作用,天然气在小型摊位发生堆积;当天然气水平泄漏时,天然气在用餐区域体积分数较高;爆炸初期,首先出现以点火点为中心的爆炸压力冲击波,压力冲击波以圆弧形向外传递,泄漏方向对爆炸产生的最大超压影响较小;温度分布受泄漏方向的影响较大,垂直喷射时高温集中在小型摊位处,水平喷射时温度沿喷射方向由高到低分布。     

基于CFD的大型原油储罐非稳态传热数值研究

准确预测大型原油储罐温度场,对原油的战略和商业储备具有重要意义。目前,工程上常用经验公式计算储罐的散热量及温降,而储罐内原油温降是一个非稳态传热过程,采用经验公式预测的结果与实际情况相差较大,且经验公式不能给出罐内油品的温降规律,因此经验公式无法指导实际生产。采用数值算法,借助CFD软件对大型原油储罐在自然冷却条件下的温降过程进行数值模拟,得出了不同时刻的原油温度场;分析了保温层厚度、油品温度、储罐液位等参数对原油非稳态传热特性的影响。研究结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。