加氢站高压低温氢气泄漏扩散数值研究

为了明确加氢站发生高压氢气泄漏后形成可燃区域的分布特性,进行了某加氢站中的35 MPa和70 MPa加氢机发生泄漏事故的数值模拟。研究了泄漏孔径和氢气预冷温度对稳态可燃区域分布形态和体积的影响。计算结果表明,70 MPa加氢机泄漏形成的可燃区域体积约为35 MPa加氢机的两倍。泄漏孔尺寸对可燃区域体积有非常显著的影响。随着预冷温度的降低,射流边界层的气流速度降低,氢气质量分数增大,且后者对稳态可燃区域体积的影响更大,尤其在发生中孔泄漏时,随着氢气预冷温度从300 K降低至240 K,35 MPa加氢机泄漏形成的可燃区域体积从5590 m~3增加到16835 m~3,增长率为201.16%,同时可燃区域的形态从“平面”转换到“羽状”。

核潜艇舱室内污染物扩散过程的数值模拟

针对核潜艇日常工作中微量泄漏有害气体、微小颗粒以及人员活动过程中产生的二氧化碳在艇内扩散的安全问题,开展气体和颗粒扩散特性的数值模拟研究。选用组分输运模型和DPM离散相模型研究气体和微小颗粒在不同通风结构下扩散的浓度场,分析送风速度对核潜艇内气体和微小颗粒扩散浓度场的影响规律。结果表明,侧向通风结构相较于混合通风和置换通风结构有良好的稀释能力,在送风速度2.0 m/s下,二氧化碳浓度降至1.4×10?5,有害气体浓度低至5.5×10?7,颗粒停留时间短至217 s。送风速度的提高大幅度降低了气体浓度和颗粒停留时间,但易导致微小颗粒主要停留在低处(y=3 m),占比约为35%。

相变储能单元内拓扑翅片优化及其传热特性研究

为提升管壳式相变储能单元的蓄放热速率,采用基于变密度法的拓扑优化方法,对二维相变储能单元的翅片进行优化,设计了体积比(翅片体积占设计域体积比)分别为0.1、0.15、0.2的导热拓扑翅片;同时考虑液体流动,设计了体积占比分别为0.1、0.15、0.2的对流拓扑翅片。基于上述翅片构型,采用数值模拟方法,对比研究了分别使用拓扑翅片和矩形翅片的相变储能单元的蓄放热特性,分析了使用不同体积占比的拓扑翅片的蓄放热过程。研究表明:在蓄热过程中,使用体积占比为0.15的导热拓扑翅片和对流拓扑翅片的相变储能单元蓄热速率较矩形翅片分别提升了11.5%、33.0%,对流拓扑翅片由于考虑了蓄热过程中相变材料的自然对流效应,其性能优于相同体积占比的导热拓扑翅片;在放热过程中,导热拓扑翅片由于翅片分布较均匀、与相变材料接触区域大,其性能优于相同体积占比的对流拓扑翅片,其中体积占比为0.15的导热拓扑翅片构型综合性能最优。该研究为翅片设计提供了有效支撑,对推动拓扑优化在相变储能单元内的实际应用具有重要价值。

低温氢气火炬燃烧放空特性数值模拟研究

放空火炬系统作为氢液化、储运、加注等关键装备的末端保护屏障,在紧急处理大规模失衡氢气时起着关键作用。建立了低温氢气火炬燃烧排放过程的工程物理模型和三维CFD数值计算模型,对氢气放空燃烧过程进行数值模拟,评估了不同放空温度条件对火炬火焰燃烧特性及热辐射分布特征的影响。研究结果表明,在低温氢气燃烧排放过程中,由于冷氢气与空气混合不充分,射流火焰更易受环境影响,导致火焰形态及热辐射场分布特征变化明显;随着氢气排放温度接近环境温度,氢气密度减小,流速增大,火焰体积、热辐射场中心偏移距离、偏移角度均以逐渐减小的趋势变化。相较于低温排放(43 K)情况,排放温度为293 K时火焰体积、热辐射场中心偏移距离以及偏移角度分别减小了53.77%、78.18%和49.75%,印证了低温条件会为火炬放空作业带来极大的危险性。研究可为放空火炬系统的布置设计和氢安全控制策略的制定提供指导。

不同围堰下液氢泄放过程可燃区域对称偏移与分布研究

为研究围堰对液氢泄漏扩散过程中可燃区域对称偏移的影响,根据NASA大型液氢泄放实验建立了三维瞬态CFD模型,对比分析了无围堰、下风向半围堰、全围堰下的可燃区域分布和对称偏移规律。计算结果表明,可燃区域对称偏移的原因来自氢气云团外侧对沿途空气的卷吸。无围堰时可燃区域形成分叉状结构最早,半围堰和全围堰下可燃区域在分叉状结构之间形成较小的羽状结构。不论何种围堰类型,可燃区域体积在液氢泄放停止后均继续上升12 s至峰值约30000 m^(3)。在第80 s时无围堰和半围堰情况下可燃区域体积均已降低至0,而全围堰下由于上风向的半围堰内部存在涡流,仍残存体积为4.6 m^(3)的可燃区域,该隐患在实际的氢能应用场景下需要引起重视。

基于方差特征选择与3DES加密算法的医院信息数据安全防御系统设计

常规的医院信息数据安全防护主要采用信息属性特征融合分类的方法进行安全防护,忽略了信息存储逻辑节点拓扑结构造成的安全影响,导致安全防护攻击成功概率较高;因此,引入方差特征选择与3DES加密算法,研究医院信息数据安全防御系统;提出采用机器学习中的改进方差特征法对医院信息系统进行优化设计;在硬件设计部分,对医院信息数据安全防御系统终端、控制终端与人机接口和接口数据传输模块进行设计;在医院信息数据安全防御方案设计中,采用方差特征选择方法对医院信息进行过滤和归一化处理完成数据更新;采用3DES加密算法,建立信息的模糊判断矩阵,完成医院信息数据安全防御系统设计;经过实验测试设计的系统可有效降低各种攻击的成功概率,平均攻击成功率仅为2.33%,并且数据完整度达到了99.999%,安全性较高,有效保障医院信息安全,避免医院信息的泄露或故障。

工业自动化中PLC实时监测与故障诊断研究

搭建基于边缘云计算和基于中心云计算的两种PLC实时监测与故障诊断系统,并分析它们在技术可行性、经济合理性等方面的优劣。在此基础上提出基于数据驱动和基于知识库的两种故障处理流程。最后根据边缘云计算系统的需求和实际情况,提出针对不同场景的故障处理流程选择建议。

电气自动化在工业企业生产中的应用

伴随电子技术、电气技术、计算机技术的发展,电气自动化在工业企业生产中的应用更加普遍,为工业企业生产注入了新活力。从电气自动化的概念入手,介绍了电气自动化应用于工业企业生产中的发展历程及应用现状,并列举案例进行了具体分析,最后展望了电气自动化在工业企业生产中的发展趋势。研究表明,电气自动化能够有效提升工业企业的生产效率,优化制造业的生产环境,提高产品的质量,希望本研究能够对未来电气自动化在工业企业生产中的应用提供一定的借鉴。

基于球形长周期光纤光栅的宽动态范围位移传感器实验研究

[目的]针对光纤位移传感器动态范围窄的问题,设计一种结构简单、易于制备的气球形长周期光纤光栅(LPFG)位移传感器。[方法]采用RSOFT软件进行仿真与优化,得到光纤在不同曲率下的光谱形态,以此来确定测量区间。通过将多模光纤周期性嵌入单模光纤形成的气球形长周期光纤光栅(MMF-BLPFG),提供用于测量位移的参考峰。使用精密的连续切割装置作为实验基础,制备与仿真结果一致的实验样品进行测试。[结果]通过测量2个谐振峰的漂移,实现了36 mm的最大位移测量范围。[结论]该研究成果在舰船水下疏水空间管系的稳定性测量和连续监测等需要大规模测量的场景中具有良好的应用潜力。

低温氢气爆炸实验腔体预冷过程研究

为了深入研究低温条件下受限空间内的氢气火焰传播规律及爆炸波特性,设计了爆炸腔体并对其预冷过程开展了研究。实验腔体采用双层结构,通过通入低温氮气来实现腔体预冷,以此保证低温氢气/空气预混气温度维持在设定实验温度。基于热力学基本理论,采用稳态法,建立了腔体预冷过程数学模型,分析了保温层与腔体壁厚对预冷过程的影响,探究了预冷介质流量对预冷时长、介质消耗量的影响规律。研究发现,保温层厚度达到30 mm时环境漏热显著降低;相较于10、5 mm壁厚工况,3 mm时预冷时长分别降低了70.11%、39.01%,消耗量分别降低了70.12%、39.00%;增大预冷介质流量,可以有效缩短预冷时长,但预冷介质消耗量的变化幅度不显著。

氢气高空排放可燃云团扩散特性的数值研究

针对航天发射场等场景氢储运过程中的闪蒸氢气以小流量直接排放的安全问题,开展了氢气高空排放扩散特性的数值模拟研究。以英国健康与安全实验室(HSL)的氢气直接排放为验证模型,选用Species组分输运模型研究氢气不同排放状态对周围环境可燃的影响,分析了空间内氢气扩散云团的可燃范围及基本形态。结果表明,风场作用下氢气可燃云团向两侧及下风向扩散,呈现左右分流卷吸空气的稀释趋势,使最高体积分数出现下侧方偏移。在排放10 s后扩散稳定,危险距离降至9 m,温度接近环境温度。风场及氢排放出口参数对氢气可燃云团偏移角度影响较小,在扩散过程中云团保持约45°进行卷吸稀释。风场温度对体积分数偏移呈正相关,速度对体积分数偏移呈负相关。氢排放量对体积分数偏移影响较大且呈正相关。

带膨胀机的煤层气液化流程计算及热力学分析

为了比较不同煤层气液化流程中的损失、能耗的差别,首先对制冷剂中甲烷(CH4)的摩尔分数对能耗的影响进行了优化计算,在此基础上应用流程优化软件和编程手段对2种典型的液化流程方案进行了理论计算,进而对其损失、能耗进行了比较和分析.结果表明:CH4摩尔分数为50%左右时耗功最小,有利于流程的优化;理论上"丙烷预冷的N2-CH4单级膨胀液化循环"的损失和能耗均小于"N2-CH4串联双级膨胀液化循环".

几种典型的煤层气液化流程计算及分析比较

针对3种典型的煤层气液化流程方案,采用Visual Fortran和物性程序,并结合流程分析软件Aspen Plus对状态点参数进行优化,计算得到流程各状态点状态参数等数据,进而对3种循环的损失、能耗进行了比较和分析。结果显示,丙烷预冷的N2-CH4单级膨胀液化循环方案的损失和能耗2项指标比N2-CH4串联双级膨胀液化循环和N2-CH4并联双级膨胀液化循环方案小。得到了天然气液化流程计算和优化的有效方法和途径,对实际工程有积极的指导意义和预测作用。

电气设备环境试验室湿度场的数值模拟及优化

电气设备往往需要进行多工况的性能实验,这就需要环境室提供相应的温、湿度、压力等参数变化的实验条件,环境室内流场、温度场、湿度场的均匀性往往会影响实验效果.利用CFD技术对某一电气设备实验用环境室内部流场、温度场、湿度场进行了数值计算和模拟.主要讨论了送风温度、喷入液滴粒径对环境室内湿度场的影响.计算结果表明:送风温度越低、喷入液滴粒径越小,湿度场的均匀性越好;送风速度越大,湿度场则能更快达到稳态.最终给出了在所述计算条件下的送风速度和液滴喷入粒径的优化建议,为环境实验室内的气流组织布置和参数设计提供了一定的理论基础.

基于优化K-D树的大面积高密度PCB快速AOI

传统的AO I孔搜索算法是基于顺序的查询方法,其局限在于,随着孔数N的增加,其查询时间以O(N2)急剧恶化,严重影响了大面积高密度PCB的检测效率。提出一种基于优化K-D树的AO I系统查询算法,该方法在建立树和进行完整查询时的效率均为O(NlogN)。实验表明,这种方法查询效率明显高于顺序查询法,对含有大量孔的PCB仍然有较短的查询时间,因而可以较大幅度地提高AO I的检测效率,在需要点位置查询的仪器领域也有广泛的应用前景。

液化循环中LNG冷量利用的热力学研究

LNG在气化过程中会有大量冷量释放。对LNG的冷量进行了初步的能量分析,并以克劳特液化循环为例,对LNG的流量和换热器压力对于气体液化循环的影响进行初步探讨,并采用流程模拟软件对其影响进行了验证,研究了LNG流量对循环液化系数、单位能耗、循环膨胀量和系统效率的影响。结果表明,利用LNG冷量的克劳特循环,可以减少其膨胀气量,提高液化系数,降低单位液化产品的能耗,提高循环效率。找到分析LNG冷量有效的方法,对实践中利用LNG冷量有积极的意义。

星型翅片管换热器结霜过程的数值模拟

采用数值模拟的方法对星型翅片管换热器的结霜过程进行了研究。得到了霜层厚度和霜层密度等物性参数的变化规律,分析了其空气侧结霜过程中的传热传质特性,研究了翅片高度和翅片个数两个参数对结霜过程的影响。结果表明,结霜现象会造成换热器换热性能的恶化,并且翅片个数越多、翅片高度越小,传热恶化更严重。

基于经验模态分解的激光干涉信号处理

为了去除激光干涉测速系统提取的小波脊的大量高频噪声,提高系统测量精度,采用一种基于经验模态分解的小波脊优化的方法,对高频噪声强度进行了很好的抑制,测量误差为原来未优化误差的42.3%,较大幅度提高了激光干涉测速系统的测量精度。结果表明,该方法对经过时频分析的信号去噪有重要的实用价值。

液化天然气铁路罐车罐体的有限元分析

依据TB/T1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》及70 t级铁路货车的强度考核要求,采用ANSYS有限元方法对中国北车集团所设计的、拥有自主知识产权的中国首个液化天然气铁路罐车罐体进行静强度计算。计算结果表明,罐体高应力区主要集中在水平拉杆组件和玻璃钢支撑位置。其中,玻璃钢支撑位置内罐加强圈最大应力879 MPa,外补强板最大应力460 MPa,均超出材料的许用应力。对超出许用应力部分进行结构改进,对加强圈添加翼板,外补强板添加14 mm厚筋板。改进结构后,内罐加强圈厚度为16 mm时,加强圈结构最大应力246 MPa;外补强板筋板间隔角度为30°时,外补强板及筋板结构的最大应力为276 MPa。改进后的罐体结构满足强度考核要求。

大型LNG储罐充注引分层的数值模拟研究

研究大型LNG储罐充注对分层的影响规律,对了解大型LNG储罐分层现象及翻滚的预防有着重要意义。运用动网格技术建立了大型LNG储罐三维充注模型,分别研究了充注口速度、高度、长度、角度、管径等因素对分层的影响。结果表明:大型LNG储罐的最佳速度为5 m/s左右,当充注流量一定时,要根据最佳流速来确定充注口管径。当轻流体充注时,充注口角度在0°时最佳,且充注口高度越低越好;当重流体充注时,充注口角度在45°—60°范围内最佳。