描述重气泄漏扩散过程的新型模型

在对现有重气扩散模型研究分析的基础上，建立了一种新型的描述气泄漏扩散过程的模型－LTA－HGDM。利用所建立的模型对Throney IslandTrials系列试验中的7组代表不同类型大气环境下的现场试验进行了模拟，模拟结果同试验数据IITHeavy GasModel模型的模拟结果进行了比较。结果表明，新建立的LTA－HGDM模型具有形式简单，模拟精度好，运算快捷等优点，通过对模拟结果进行分析讨论，指出了新建立模型存在的不足及今后该领域的研究重点及方向。     

室内空间重气泄漏扩散过程的影响因素

以CO2为对象,对室内空间重气扩散过程进行实验研究,考察泄漏源强度、泄漏源高度和开窗对室内CO2扩散过程的影响。结果表明:CO2在室内空间泄漏扩散后有明显的沉降和分层现象。CO2浓度和浓度上升速率随着高度的增加而减小。随着泄漏源强度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均增加,远离地面处CO2浓度值略有上升。随着泄漏源高度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均减小,远离地面处CO2浓度增加。当泄漏源高度较高时,虽然近地面处的CO2浓度相对有所减小,但整个空间都会有较高CO2的气体分布,危险性更大。室外静风条件下,在高位开窗时,空间内CO2浓度没有明显的降低;但在低位开窗时,近地面处CO2浓度明显降低,但远离地面处,CO2浓度降低幅度较小。     

毒性重气瞬时泄漏扩散过程CFD模拟与风险分析

应用以计算流体动力学(CFD)为依据的毒性重气扩散模型,以氯气为例,结合具体释放场景,计算得到氯气瞬时泄漏后在不同风速情况下扩散过程的运动特征与浓度时空分布信息;进而根据英国卫生安全执行局毒负荷模型计算得到毒负荷云图;以浓度和毒负荷场分布及变化特征为依据,对伤害等级区域进行划分,对风险进行了动态分析.研究结果表明利用该扩散模型计算的数据能定性和定量地动态分析毒性重气扩散过程的近场风险.     

基于SLAB的重气泄漏扩散模拟分析

简述重气云团及其扩散的相关理论,运用SLAB模型模拟某厂液氯钢瓶破裂瞬时泄漏后下风向浓度三维分布情况。得到近地处氯气泄漏扩散浓度分布曲线、敏感点浓度随时间变化曲线、浓度分布三维曲面。结果表明：厂内大部分浓度在300 mg/m3以上,位于致死区域;下风向1 500 m处敏感点暴露在50 ~ 60 mg/m3浓度区间内的时间约为60 s;三维浓度曲面呈狭长的椭圆拱形,氯气浓度58 mg/m3的曲面高度可达43 m。以上结果可为事故应急救援提供有效参考。     

多源重气泄漏扩散模拟研究

由于重气效应的存在,重气的泄漏和扩散的危险性较之轻气更为严重.在单源SLAB模型的基础上发展了多源重气扩散模型,并对单源和多源重气在连续泄漏和瞬时泄漏两种泄漏模式下的扩散都进行了模拟研究.以氯气泄漏为研究算例,计算得到了相应条件下下风向的时均浓度分布情况,结合毒性标准给出了不同毒性水平下的事故后果影响范围,从而可以为应急救援和疏散决策制定提供理论指导.     

关于工程泄放过程计算及设计研究

分析了在煤炭化工工程设计中遇到的泄放问题,阐述了泄放量的确定以及充泄压过程的时间、流速、管径及压降等的计算,并介绍了计算结果在工程设计中的应用。     

危险重气扩散的控制与仿真

在烟羽轨迹理论的基础上模拟了乙烯和氨气的扩散并进行了修正。在重气烟羽运动的过程中,除了考虑把温度、密度、比热作为变量外,对烟羽扩散的风速、气体密度、通风速度的影响也进行了仿真。仿真在一组发展已十分成熟的经验方程的基础上进行,并从理论和实验方面对其进行验证。实验控制通风速度的方法是在释放气体的同时注入热空气,从而模拟通风速度在烟羽扩散中的作用。研究表明通风速度对扩散的影响非常显著,可以用于降低由于可燃及毒性气体的大量意外泄漏而造成的危险。     

智能化烃类重气泄散过程的数值预测

提出实现烃类重气泄散态势的动态过程数值预测新构想－－基于人工神经网络的“反求源”技术。给出过程系统数学分析模型,根据实际网络预测结果,获取、分析了其动态模拟时域曲线。     

浮式液化天然气生产储卸装置重气泄漏扩散模拟分析

为了研究浮式液化天然气（FLNG）生产储卸装置的甲板上部区域储罐发生泄漏后的扩散后果,建立了FLNG装置甲板上部区域的泄漏扩散模型,并利用计算流体力学（CFD）技术对其进行了液化天然气（LNG）重气泄漏的扩散模拟,得到了扩散后的区域影响结果,模拟结果满足重气扩散过程的堆积理论和低压卷吸理论．结果表明：该模型和模拟方法能够在一定程度上反映LNG泄漏扩散的真实物理情况,当离生活区最远储罐的前表面发生泄漏后,其泄漏范围不会扩散到生活区,对生活区没有影响;而当位于FLNG中部附近的储罐前表面发生泄漏后,在动力区建筑物的影响下,生活区背风处会形成低压空腔区,且该区域的LNG浓度较高．     

受限空间重气扩散水幕的稀释阻挡效果

以CO2气体为对象,对受限空间水幕稀释阻挡重气泄漏扩散进行研究,考察水幕安装高度、水幕与泄漏源的距离、水压对水幕稀释阻挡效果的影响.结果表明:在水幕高度为1.2m时,水幕下风向所测得的CO2体积分数最小,水幕的稀释阻挡效果最好 ;当水幕距泄漏口越远时,水幕的阻挡效果越差,当达到1.5m以后时,水幕对CO2的阻挡效果基本不变;当水压越大时,水幕的稀释效率越高,水幕下风向气体浓度越低,水幕的阻挡效果越好.水幕主要是通过物理阻隔、机械驱散作用以及空气卷吸混合稀释等方式来对泄漏扩散气体进行稀释阻挡的.     

质子交换膜燃料电池气体扩散层制备过程材料表征和孔尺度模拟计算

为研究质子交换膜燃料电池（PEMFC）气体扩散层的制备方法对其结构和性能的影响,将聚丙烯腈基碳纤维原纸作为前驱体,以酚醛树脂作为粘结剂,采用热压、碳化、石墨化等工艺制成气体扩散层,考察在原纸浸渍的过程中,不同质量分数酚醛树脂乙醇溶液对气体扩散层结构和性能的影响。利用扫描电子显微镜、汞侵入法、四探针法等进行性能表征,并利用X射线断层扫描技术获得气体扩散层的三维结构,通过孔尺度模拟进行性能计算。结果表明,采用实验表征方法和模拟计算方法可以更加准确和清楚地对气体扩散层性能进行表征,在使用15%质量分数酚醛树脂乙醇溶液浸渍原纸时,可以得到与商用气体扩散层相等的78%孔隙率,同时将电阻率降低了30%左右。     

气体扩散电极在电催化苯加氢反应中的应用

利用交流阻抗复平面图判定控制步骤的方法,论证了采用SPE电极进行的水电解制氢苯电化学加氢反应是扩散控制的反应。将气体扩散电极应用于水电解制氢苯电化学加氢体系中,从而将反应由扩散控制转化为电化学步骤控制。比较了两种方法制备的气体扩散电极对反应控制步骤的改进效果。结果表明,采用镀铂碳布扩散电极可提高反应速度。     

建筑环境中有害气体扩散及分布的分析

利用温差射流原理分析了有害气体泄漏时在大气中扩散的特点;在与实验结果对比的基础上,对某建筑小区环境下有害气体连续泄出的扩散迁移过程进行了初步数值计算．结果表明,泄出气体的主运动方向沿大气流动方向发生偏转,气体浓度分布区的范围和形状主要与大气主流风速的大小、建筑物阻挡作用和气体泄出速度等因素相关．     

煤气储罐泄漏扩散模型及仿真

基于Fick扩散方程,建立了煤气储罐瞬间完全泄漏的无风情况下的动态扩散模型.根据气体储罐形状为圆柱,确定了介质瞬间完全泄漏后模型的初始条件和边界条件,然后通过坐标变换和傅立叶变换和适用于圆柱(Bessel)函数的Hankel变换,求出了此条件下扩散方程的解析解.根据风力对扩散过程的影响,在无风扩散方程的基础上建立了有风条件下的扩散模型并求取了解析解,然后以一50000m3(r=19m,h=40m)煤气储罐完全破裂后的气体扩散过程为例进行了模拟,模拟结果验证了模型的有效性.     

Geochemical characteristics and formation process of natural gas in Kela 2 gas field

 On the basis of a large amount of natural gascomponents and the carbon isotope as well as some otheranalysis data in Kela 2 gas field, the geochemical character-istics, source, origin, and formation process of natural gashave been discussed. The components of gas in the field tendto be "dry", and the drying coefficient is close to 1.0. Thecarbon isotope tends to be heavier, for instance, the averageof δ¹³C₁ is -27.36‰ and that ofδ¹³C₂ is -18.5‰. Compre-hensive analysis shows that humic natural gas in the Kuqapetroleum system comes mainly from Triassic and Jurassicsource rocks, and the contribution of Jurassic source rocks tothe pool maybe is more than that of Triassic rocks. The maincause that the gas tends to be dry and bears heavier isotopecomposition lies in the fact that Kela 2 natural gas is the ac-cumulation of late production of humic source rocks, and itis affected by the abnormal high pressure as well. Consider-ing the hydrocarbon generating and structural history, wecan regard the gas pool formation processes as twice fillingand twice adjusting (destroying), that is, the filling anddestroying process in the early Himalayan movement and thefilling and adjusting in the late Himalayan movement.     

污泥弃置场产气特性试验

以某污泥弃置场修复工程为例,采用室内试验模拟污泥的产气过程,并对气体产生速率常数进行温度修正,建立了能够反映现场条件的污泥弃置场产气动力学模型。采用所建立的模型预测污泥弃置场产气总量和产气速率,结果表明:污泥弃置场的产气过程长达50 a,但是产气总量和最大年产气量均较小;进行封场设计中应当建设气体导排系统,可以不考虑对气体进行集中处理。     

扩散在低孔渗致密砂岩气成藏中的作用和贡献探讨

根据气体在浓度梯度作用下进行自由扩散的原理,开展浓度梯度驱动下的天然气扩散运移物理模拟实验,对扩散在低孔渗致密砂岩气成藏中的作用和贡献、低孔渗致密储层天然气成藏机制进行探讨。结果表明:浓度梯度驱动下的天然气扩散运移模拟实验后低孔渗致密砂岩最大含气饱和度与物性总体呈负相关关系,渗透率≤0.1×10-3μm2时最大含气饱和度与孔隙度具有更好的负线性相关性,渗透率0.1×10-3μm2时最大含气饱和度与渗透率具有更好的负线性相关性;当低孔渗致密砂岩的孔隙度小于0.6%、空气渗透率小于0.01×10-3μm2时,扩散可能对低孔渗致密砂岩含气饱和度的增加起主要作用和贡献;扩散是低孔渗致密储层天然气成藏的重要机制之一,是中低丰度低孔渗致密储层大面积含气的重要原因之一。     

燃气泄漏过程及爆炸对建筑构件损毁的数值模拟研究

近年来,由燃气泄漏引起的爆炸事故逐渐成为人们关注的重点。为探究燃气泄漏规律以及其爆炸对建筑物损毁效应,采用计算流体动力学分别模拟了燃气在密闭空间和开放空间的泄漏扩散,同时运用Autodyn软件的Remap技术模拟了密闭空间的三种墙壁在燃气爆炸作用下的损毁过程,研究了墙壁水平和竖直方向的压力、速度以及位移变化规律。结果表明:燃气在密闭空间的扩散速度小于在开放空间的扩散速度;两种空间的燃气泄漏口处观察点在0～15 s时的质量分数变化趋势一致,15 s后密闭空间的质量分数继续增加,而开放空间的质量分数基本保持不变;砖墙、钢筋混凝土墙和混凝土墙的位移时程曲线皆表现为线性变化;三种墙壁的压力峰值、速度峰值以及位移峰值随距离增大多表现为指数衰减趋势;相同距离下,砖墙的压力峰值、速度峰值和位移峰值在水平、竖直方向的差值大于其余两种墙壁的差值。     

旋流稳焰瓦斯燃烧器湍流扩散火焰的数值模拟

为研究瓦斯燃烧器的火焰特性 ,采用k ε湍流模型、三气体扩散燃烧模型及综合辐射模型 ,对旋流稳焰瓦斯燃烧器湍流扩散火焰进行了数值模拟。研究结果表明 ,在旋流作用下 ,在火盆及其前端附近区域内形成了中心回流区 ,使燃气与助燃空气在此处发生剧烈掺混而被点燃 ,这有利于火焰稳定。在火焰前端仍存在一个高温尾流区 ,在选用和设计燃烧器时应充分考虑这一现象。燃气喷孔直径对火焰长度的影响非常显著 ,喷头顶部气孔位置和火盆锥口角对火焰长度影响较小。随着空气过剩系数和燃气中空气含量的增加 ,火焰长度明显减小。在实际应用中 ,应充分考虑燃烧器结构和操作条件的影响 ,以提高加热炉的效率和安全性。