可燃及毒性气体泄漏扩散研究综述

就国内外关于危险性气体（包括可燃性及毒性气体）扩散研究中的数值模型与试验情况进行了综述。数值模型包括高斯烟羽模型、高斯烟团模型、Ｂ．Ｍ．模型、ＳＵＴ－ＴＯＮ模型及ＦＥＭ３模型等。试验研究包括８０年代国外进行的一些较大规模试验，如Ｂｕｒｒｏ试验、Ｃｏｙｏｔｅ试验、ＤｅｓｅｒｔＴｏｒｔｏｉｓｅ试验及Ｇｏｌｄｆｉｓｈ试验等。

可燃及毒性气体扩散研究

从气体动力学入手,通过对气体微元进行质量平衡、动量平衡、能量平衡的分析,采用了新的扩散模型对危险性气体的扩散进行数值模拟,为了验证模型的合理性,设计简易风洞,对轻重气体(包括二氧化碳、丙烯、乙炔等气体)在不同的泄放条件下进行了多次定常风洞扩散试验,得到了气体实际扩散后浓度的分布,同时也考察了风速、泄放速率、气体密度等主要因素对气体扩散的影响,得到气体扩散的一般规律。模型计算结果与试验数据吻合较好,最大浓度计算值与试验值的平均偏差在20%以内,且浓度分布趋势一致,从而证明了该模型的合理性。

可燃气体云爆燃实验

开敞空间蒸气云爆炸(Unconfined Vapor Cloud Explosions)会导致巨大的财产损失和人员伤亡.因此,对开敞空间蒸气云爆炸的爆炸威力进行定量分析,了解其破坏模式,提出防灾减灾措施,是十分必要和有意义的.开敞空间中的蒸气云爆炸大多为爆燃现象,可燃气体云爆燃场是一种非理想爆源所产生的爆炸场.对这种爆燃场进行的实验研究,国外已有报道,如Layer等人的肥皂泡技术(规模较小)及Lind和Strehlow采用聚乙烯薄膜作为限制物(较大规模)的实验研究.国内尚无此类报道.本文对可燃气体爆燃场进行了中、小规模的实验研究.采用可燃气体与空气的近化学计量比混合物,气体用聚乙烯薄膜限制成半球形状,其直径D分别为1、2和3m不等,点火后对各测点的压力用高速、多通道数据采集系统进行数据采集.本实验的结果可以用来验证理论方法,也可以为进一步的研究提供参照的依据.

径向带槽金属爆破膜结构非线性力学行为研究

用于压力设备与管道超压安全泄放的安全阀不可能密而不漏 ,因而对有毒介质、稀有元素介质等场合常用爆破膜代替安全阀或采用爆破膜在前安全阀在后的组合式结构。但受侧向载荷作用的金属薄膜 (壳 )结构由于其几何及材料的非线性特点使得解析计算工作非常困难 ,目前其设计和制造主要依赖于实验。通过一个普通结构实例 ,基于TotalLagrange列式 ,对 5种类型壳元进行了几何及材料非线性耦合分析的考核 ,并选择其中的 4结点四边形混和壳元对径向带槽防爆结构进行了有限应变弹塑性有限元分析。结合实验结果发现 :等效应力的最大值出现在 10 %～ 2 2 %径向位置的沟槽根部 ;结构的极限载荷与槽底余厚之间存在着明显的线性关系 ;此外 ,带槽结构的极限载荷要明显小于厚度为槽底余厚的普通结构的极限载荷。最后从理论上对上述结论给予了解释。

一种金属箔材双向拉伸试验方法

用常规的单轴拉伸试验难以获得箔材机械性能的准确数据 ,目前采用的一些双向拉伸试验方法还存在着各自的不足。本文提出并详细介绍了一种金属箔材双向拉伸试验方法。在平膜鼓胀装置上 ,通过测量膜片极顶的面内真应变和横向塑性应变以及膜片的轮廓形状 ,并计入泊松比随变形过程发生的变化 ,可建立二向应力状态下箔材从弹性经塑性至破裂的整个变形范围内真应力和真应变的关系 。

热虹吸管传热过程中的熵增分析

以热力学理论为基础,对稳定操作条件下的热虹吸管的重要操作参数、工作特点及其内部工质循环过 程进行详细分析,导出了由于存在温度差、工质流动摩擦损失、蒸气温度/压力降等因素而引起的熵增的表达式, 并由此得到相应的最小熵增优化准则。所得到的热虹吸管重要操作条件,即蒸发段和冷凝段温度匹配关系以及 其它重要影响参数的关系,可以为热管实际设计和应用提供重要的理论参考。

预混火焰在冷壁面狭缝中传播与熄灭的判据

模拟了非稳态预混乙炔-空气火焰在冷壁面平板狭缝中的传播与熄灭,针对壁面散热和狭缝高度对火焰形状和火焰传播状态的影响进行了重点讨论.结果显示,火焰在较大的狭缝通道中会经历一个由郁金香状向蘑菇状转变的过程,即壁面散热抑制了郁金香状火焰的形成.较小狭缝通道中的火焰初始时刻会形成蘑菇状火焰,但随着散热的加强,火焰会逐渐熄灭.另外,系统分析了火焰在不同高度狭缝中的传播与熄灭状态,提出了火焰部分熄灭和完全熄灭的判定标准,即火焰在平板狭缝中传播与熄灭的判据.

环栅条形障碍物对可燃气云爆炸影响的数值模拟与实验研究

可燃气体或低沸点可燃液体的事故性泄漏 ,会引发可燃气云爆炸事故。气体爆炸概率成为厂站、陆地及海上油气钻采平台设计中需要考虑的要素之一。为确保生产安全及对相关人员的有效保护 ,必须确定现场障碍物对爆炸的加强作用。为此 ,实验研究了内置半球栅条形障碍物半径、栅条宽度与空隙宽度 3个参数对可燃气云爆炸场的影响。基于流体力学控制方程组、PDR模型和Bakke Hjertager燃烧模型 ,通过修改方程源项 ,考虑障碍物对流动的附加作用及对燃烧速度的影响 ,建立了可燃气云爆炸的理论模型 ,并采用SIMPLE算法进行了数值求解。实验结果表明 ,该类型障碍物对可燃气云爆炸威力有较大的增强作用 ,最大超压可达无障碍物时的 10倍以上。计算结果与实验值相比较 ,最大相对偏差 17.9% ,平均相对偏差 6 .34%。

基于育种系统管理全局优化算法及其性能

针对遗传类算法收敛精度差和收敛速度慢等问题,本文将育种系统的管理运作思想引入遗传算法,构造了一种新的全局优化算法—育种算法。通过对搜索和进化操作过程进行分析,指出了算法收敛到全局最优的途径和方法,提出了利用简单的随机采样实现全局搜索和采用基因置换技术实现交叉进化的思想策略,建立了算法模型并确定了相应的控制参数和终止准则。实验表明,该算法能够实现精确搜索并实现计算精度和成本之间的平衡,可以避免遗传算法的早熟收敛问题和大量的冗余运算,提高了优化计算的速度和可靠性。

对容规中气密性试验要求讨论

对《压力容器安全技术监察规程》中气密性试验的有关条款进行了讨论。分析了按这些条款进行气密性试验时 ,压力容器安全泄放装置可能在试验过程中动作或破坏 ,使气密性试验无法顺利进行的原因。根据压力容器与安全泄放装置压力参数的配置关系 ,对可行的气密性试验方法和试验压力进行了讨论。为保证气密性试验顺利进行和爆破片在使用中具有正常性能 ,对安装爆破片的压力容器提出了爆破片常温弹性极限压力的概念。

可燃气体云爆燃场数值模拟

采用自相似解和ＴＶＤ格式相结合的方法对二维轴对称开敞空间可燃气云的爆燃场进行了数值模拟。

超临界CO_2萃取沙棘油的实验研究及数值模拟

本文利用超临界CO2萃取沙棘油,建立了一套实验流程,分别考察了萃取压力、萃取温度以及颗粒大小对萃取率的影响。同时根据萃取器单元的质量守恒建立了微分方程,并对一定萃取条件下的实验结果进行数值模拟。结果表明, 本文所建立的数值模型能较好地描述实际萃取行为。

无约束气云弱点火爆炸压力实验研究

The strength of flammable gas cloud explosion has been experimentally researched by means of acetylene-air clouds which were ignited by electric sparks.The ignition device which provides ignition energy of about 100mJ was made according to international standard ISO 6184 and American Standard NFPA68. The explosion pressure was picked up by pressure transducer with a dynamic responding time of 0.001 s and recorded by computer. By regressing the experimental data,the relationship of gas cloud explosion pressure to the initial radius of gas cloud and the distance to the center of gas cloud can be obtained. That is p=Ar 2 0/r where A is a constant depending on flammable gas cloud.The damage of unrestricted gas cloud to building structure is discussed based on the strength of houses.

“人工神经网络”方法用于超临界流体萃取模拟

在15～30MPa和303～323K条件下,用超临界CO2流体萃取沙棘籽油.结果表明,最高沙棘油收率(30MPa,308K)可达到90%以上.对过程进行动力学模拟,建立了超临界萃取过程的人工神经网络(ANN)模型.以MATLAB软件为平台,编制了SFE-ANN模拟程序系统.采用3层BP网络结构,以压力、温度、萃取时间为输入,以萃取出油量为输出对网络进行训练.由此得到的网络可以对萃取速率和单位时间床高方向的萃取出油量进行准确的模拟和预测.与实验结果比较证明,训练样本集误差为0.2%,测试样本集误差为0.5%,模拟误差小于6%.

超临界CO_2流体萃取植物油的实验研究

建立了一套超临界流体萃取实验装置 ,就大豆和花生两种植物油超临界流体萃取进行了较为详细的实验研究。在探讨了压力、温度、颗粒度、空隙率以及时间等对萃取率的影响之后 。

大型球形密闭容器内可燃气体爆炸过程的数值模拟

在石油、化工、矿业等行业中 ,密闭容器内可燃气体爆炸的事故屡屡发生 ,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。有效地预测爆炸超压 ,研究可燃气体爆炸成灾模式及其防治技术具有重要的社会意义和经济意义。为此 ,从流体力学和化学反应动力学方程出发 ,建立了数学模型 ,采用SIMPLE算法 ,对大型球形密闭容器内可燃气体爆炸过程进行了数值模拟 ,获得了不同时刻爆燃的速度场、密度场、浓度场、温度场 ,为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。

超临界流体萃取沙棘油实验研究

建立了一套萃取实验装置 ,对超临界CO2 流体萃取沙棘油进行了实验研究。压力 15— 30MPa,温度 30— 5 0℃。分别考察了萃取压力、萃取温度、颗粒度、物料填充量以及萃取时间等条件对萃取率的影响 ,并就工艺参数对萃取率的影响机理和原因进行了分析与讨论。结果表明 :当压力为 2 5MPa、温度为 40℃时可获得较高的萃取率。流量为 0 .2m3 /h时 ,萃取时间为 4— 5h。化学成分分析结果证明 :沙棘油中饱和脂肪酸含量占 12 .3%,不饱和脂肪酸含量占 87.7%。

管道内可燃气体爆燃的一维数值模拟

密闭空间可燃气体爆炸一直是化工、石油、矿业、冶金等行业的重大灾害之一。由于可燃性气体燃料与空气混合物爆源具有能量密度小、爆源体积大、能量释放时间长等特点 ,所以点源强爆炸近似不再成立。文章从流体力学和化学反应动力学守恒方程出发 ,对管道内可燃气体爆燃进行了数值模拟 ,获得了不同时刻爆燃的压力场、温度场、密度场 ,讨论了可燃气体活性、组分以及管道长度对爆燃压力和压力上升速率的影响 ,为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。

新型热管技术开发及应用

介绍了制冷热管 (RHP)、热管发电引擎 (TSR)等新型热管技术的原理和近年来的研究发展情况。新型热管技术 ,特别是热管和透平相结合的TSR技术 ,提出了一种能源利用和回收的新思路 ,具有广泛而特殊的工程应用背景。

小气量开敞空间可燃气云爆燃实验

以乙炔 -空气混合形成的非理想爆源作为实验对象 ,从静、动态两方面即以三种可燃气云形状点火爆燃对火焰在气云 (开敞空间 )中产生的压缩波进行了系统的、较为全面的模拟实验 ,记录了实验过程的超压 -时间曲线 ,并对实验结果进行了比较和讨论 .结果表明 ,从能量释放角度出发 ,实际所发生的开敞空间可燃气云爆炸有演变为爆轰的趋势 ;