基于亚控KingFusion平台的燃气云平台应用

本研究基于亚控KingFusion平台进行了燃气云平台应用的设计、实现和效果评估。首先,对亚控KingFusion平台进行了介绍,包括其特点和应用范围;其次,通过深入分析燃气云平台应用的需求,结合亚控KingFusion平台的功能和技术优势,进行了详细的应用设计;再次,通过实施和开发,完成了基于亚控KingFusion平台的燃气云平台应用实现;最后,从功能、性能和用户满意度三个方面进行了应用效果评估。经过设计、实现和评估,本研究得到了以下结果:(1)亚控KingFusion平台具备轻量化运行环境、支持跨平台部署和容器环境运行等特点,能够满足燃气云平台应用的需求;(2)通过应用亚控KingFusion平台,燃气云平台在实时性、高并发处理能力、大数据处理能力和容错与恢复能力等方面表现出色,各项性能指标均达到了优秀水平;(3)用户对基于亚控KingFusion平台的燃气云平台应用的满意度普遍较高,不同类型的用户均给出了90分以上的评价。

浓度梯度对工业可燃气云爆炸特性影响

工业管道泄漏形成的可燃气云浓度分布往往是不均匀的,为了模拟工业可燃气体泄漏爆炸,并提高计算的准确性,以平行梯度浓度气云爆炸为研究对象模拟工业可燃气云爆炸过程,分别以均匀气云、多层具有平行梯度浓度的不均匀半球形气云为研究对象,模拟了工业可燃气体泄漏导致气云爆炸特性。还以3层平行浓度气云为例,研究了点火位置、浓度分布对氢气气云爆炸的影响。结果表明:与均匀分布气云相比,具有梯度浓度的气云产生的爆炸冲击波明显减弱,且氢气浓度分布越不均匀、点火位置处氢气浓度越低,产生的爆炸超压越小。研究结果为氢气气云爆炸后果预测及事故预防提供数据参考。

圆柱形可燃气云爆炸实验研究与数值模拟

与半球形可燃气云模型相比,圆柱形模型更接近于气云爆炸事故的实际情况。进行了乙炔浓度7.75%、气云体积0.26m3的圆柱形可燃气云爆炸实验,记录了距气云中心1.2 m与1.6 m两点的爆炸超压。建立了描述气云爆炸的理论模型,采用SIMPLE算法编制了计算程序。计算结果经实验数据考核,最大与平均相对偏差分别为18.3%与5.4%,证实程序满足气云爆炸模拟与预测的要求。研究结果显示:爆炸流场不具备球形对称的性质,爆炸超压与火焰传播方向有关,当气云高径比0.2时,沿地面方向的最大超压可达垂直方向的3.3倍;气云体积不变而形状变化时,爆炸强度随着高径比的增大而增大,高径比1.0时的最大超压可达高径比0.1时的3.1倍;气云高径比降低时,火焰传播距离增大,燃烧时间增长,气云释能速率下降,因此爆炸超压降低。研究结果对可燃气云爆炸灾害的预测具有一定的指导意义。

燃料浓度对可燃气云爆炸影响的实验研究与数值模拟

以0.02mm厚度的聚乙烯薄膜为约束物,进行了半径0.5m的半球形乙炔/空气气云爆炸实验。结果表明,在100mJ弱点火条件下,乙炔的爆炸界限(乙炔的质量分数)由1.5%～82.2%缩小到5.3%～17.8%,乙炔的最危险质量分数为13.3%。建立了描述可燃气云爆炸的数学模型,并采用SIMPLE算法对模型进行求解,得到了不同燃料质量分数的爆炸超压分布。计算结果与实验值相比较,最大相对偏差为10.11%。对甲烷/空气、乙烯/空气、乙炔/空气等气云爆炸威力进行了预测,当处于最危险质量分数时,大体积的3种气云爆炸均可造成建筑物的损坏,而随着质量分数偏离最危险质量分数,破坏能力随之降低。

管内可燃气云爆炸的实验研究与数值模拟

以长6m、管径 159×7的钢管为实验装置,进行了管内乙炔和空气爆炸实验.结果显示,随着气云长度的增加,爆炸最大压力明显升高.建立了描述管内气云爆炸的理论模型,采用SIMPLE算法进行了数值求解.计算结果与实验值相比较,最大偏差为19 7%,平均偏差为6 33%.对长100m的管内甲烷和空气爆炸威力进行了预测,当气云长为10m时,最大压力发生在轴向55m处,可达323kPa.

聚乙烯薄膜对可燃气云爆炸影响的实验研究与数值模拟

聚乙烯薄膜作为约束物 ,对可燃气云爆炸有着重要的影响 .采用 7 8%的乙炔 /空气混合气进行了实验研究 ,薄膜厚度分别为 0 0 2、 0 0 4mm和 0 0 6mm ,层数为 1～ 4层 .结果显示 ,当采用单层厚度 0 0 2mm的薄膜时 ,半径 0 5m的半球形气云爆炸可产生 2 4 10kPa的最大超压 ;厚度 0 0 6mm时 ,最大超压达到 3 6 4 2kPa ;薄膜层数为 4层时 ,最大超压上升到 13 12 5kPa .建立了描述气云爆炸的理论模型 ,模型考虑了薄膜强度、层数对爆炸的影响 ,采用SIMPLE算法进行了数值求解 .计算结果与实验值相比较 ,最大相对偏差 14 8% ,平均相对偏差 4 73% .提出的方法对有弱约束物存在时 ,气云爆炸的灾害预测具有重要的指导意义 .

一种应用于可燃气云爆燃计算的改进SIMPLE算法

基于SIMPLE算法的压力校正思想,提出了一种新的改进算法.设计了先对温度进行假设,再对其迭代求解的计算流程,并从理想气体状态方程出发,推导出了密度校正方程.对半球形可燃气云爆燃进行了计算,得到了收敛性能良好的计算结果.该改进算法可以应用于可燃气云爆燃的计算中.

障碍物对可燃气云爆燃冲量的加强机制

在面积为2000m2的实验基地,针对半球条栅型障碍物对半球形气云爆燃冲量场的影响进行了实验研究。可燃介质是13.3%(体积)的乙炔-空气混合气体,气云由0.02mm的聚乙烯薄膜约束,利用数据采集系统记录爆燃压力-时间曲线,通过编制程序计算观测点的冲量。对正、负冲量与障碍物的半径、空隙率的关系以及爆燃场的冲量分布进行了分析。结果表明:障碍物的存在极大地提高了爆燃冲量,在该工况下的气云爆炸正负冲量场近似余弦分布;障碍物半径越大、空隙率越低,爆燃正负冲量越大。

开敞空间可燃气云爆燃场数值模拟

通过在Euler能量守恒方程中加入一表示能量释放速率物理意义的“开关函数”得到了Euler坐标系中描述有限能量释放速率的二维可燃气云爆燃场的数学模型 ,给出了初值及边界条件的取法 ,并做了相关的模拟算例 .模拟计算得出的爆燃时间 压力曲线与实验结果吻合很好 .

风速梯度对海上可燃气云爆燃特性影响的数值模拟

针对海底输气管道和燃气运输船舶发生泄漏形成可燃气云的问题,基于k-ε湍流模型,并利用涡耗散模型,数值模拟6种风速梯度（1-11 m/s）下海上可燃气云的形成和爆燃过程,研究风速梯度对气云爆燃压力和温度特性的具体影响。结果表明：随着风速梯度的增加,稳定气云面积减小,爆燃最大压力降低,下风向低空区域的最高温度略有下降,火焰逐渐远离高空区域,直至完全停留在低空区域;在低空区域,风速梯度为1 m/s时无法形成大面积气云和持续高温,为3-11 m/s时将形成长时间、大范围的高温区。

有限释能速率可燃气云爆炸场的研究

本文研究自由场中有限释能速率的可燃气云爆炸问题。并分别用能量均匀释放模型、能量波模型和ＴＶＤ格式对可燃气云爆炸场进行了数值模拟，得到了两种能量释放模型中显著影响爆炸场的控制参数。本文还对Ｍｆ＝１０的能量波模型和ｔｆ＝０．１的能量均匀释放模型的计算结果进行了对比分析。文中所用的方法可为实际气云爆炸场提供参数预测。

障碍物诱导的可燃气云爆炸压力场的实验模拟

开敞空间可燃气云爆炸 ,尤其是在障碍物诱导下具有极大破坏力的爆炸 ,会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此 ,研究约束条件对气云爆炸场的影响 ,对进一步提出可行的防爆、抑爆方案提供理论依据具有重要意义。为此 ,建立了开敞空间可燃气云爆炸的实验系统 ,对半球形乙炔—空气预混气云内半球条栅形障碍物对爆炸威力的影响进行了实验研究。障碍物半径为 0 .1～ 0 .3m ,条栅宽度为 15～ 6 0mm ,空隙率为 2 0 %～ 75 % ,气云半径为 0 .2 5～ 1.2 5m。通过对实验数据进行曲线拟合回归 ,并经方差检验 。

球罐内甲烷气体泄漏形成的可燃气云规律研究

基于计算流动动力学(CFD)方法,以Fluent软件为平台,以大连新港某球罐区为研究对象,建立真实尺寸的球罐内可燃气体泄漏扩散数值模拟模型,分析甲烷扩散规律及可燃气云尺度。提出采用可燃气云稳定状态时的水平方向长度Lmax、竖直方向高度Dmax作为尺度的衡量参数,用以评估可燃气云区域的大小。探讨初始压力、泄漏孔径、正风向风速对尺度参数Lmax和Dmax的影响规律,并对比可燃气体种类对尺度参数的影响。结果表明:甲烷以临界状态通过泄漏孔时,初始压力对Lmax和Dmax的影响可以忽略;Lmax和Dmax随泄漏孔径增加而线性增大,但随正风向风速增加而线性减小;相同泄漏扩散条件下,氢气泄漏引起的可燃气云范围最大,甲烷次之,丙烷最小。

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%。

可燃气云内置障碍物对爆炸冲量场影响的实验研究

设计了内置半球条栅形障碍物的气云爆燃实验系统,爆燃过程的压力 时间曲线由动态响应时间小于1ms的数据采集系统通过计算机记录、储存与输出,数据采集系统由压力传感器、A/D采集卡和计算机组成。通过编制冲量计算程序,由压力 时间曲线算得各测点的冲量值。对气云爆炸冲量场与可燃气云浓度、障碍物特性参数之间的关系进行了实验研究,结果表明,乙炔 空气混合物的最危险的混合物体积分数为13.3%;障碍物空隙率、半径、空隙宽度及条栅宽度对冲量场的影响非常显著,而它们之间的交互作用几乎没有什么影响。通过曲线拟合和方差分析得到了半球形气云爆炸冲量场的近似余弦衰减规律。

半球条栅型障碍物对可燃气云爆燃压力波的影响

为考察障碍物对爆燃压力波的影响,进行了可燃气云内、外分别设置障碍物的爆燃实验.浓度为13.3%乙炔-空气可燃气云爆燃压力由量程为-10-35 kPa的动态压力变送器感受,压力信号转变为电流信号传送给16通道DT12L数据采集卡,由125Ω的标准取样电阻转化为0.5-2.5 V的电压信号输出,经过数据处理得到测点爆燃压力.实验结果表明:障碍物层数越多,爆燃压力越强;障碍物设置在气云边缘和气云外部障碍物附近的爆炸超压增大,但小于内部障碍物对爆炸威力的增大趋势,且障碍物后爆炸超压随测点距离的变化趋势是一致的.对于该气云爆燃实验,无障碍物时,爆炸等级能达到2.5级;当气云受半径为300 mm的障碍物约束时,爆炸等级能达到6级.可见障碍物对爆燃压力波的影响是显著的.

燃料浓度对可燃气云燃烧流场的影响

气云燃烧爆炸过程中的流动对灾害具有重要影响。以不同浓度,半径为0.5m的无约束半球形乙炔气云为例,采用计算流体动力学方法,研究了燃料浓度对可燃气云初始气云区以外气流速度、乙炔体积分数和化学反应速率的影响规律。研究结果表明由于气云燃烧中流场相互作用,使得气云体积不断增大,同时将燃料推动到初始气云区外。随着气云中乙炔初始体积分数的增加,气云初始区外会获得更多燃料,使得反应区增大。乙炔初始体积分数为5%的可燃气云,化学反应区为初始体积的1.4倍;乙炔体积分数为13%和23%的可燃气云,化学反应区可达初始体积的2倍;乙炔体积分数为33%和43%的可燃气云,化学反应区能达初始体积的3倍。

可燃气云爆炸火焰加速机制的探讨

综述了可燃气云爆炸过程中火焰加速机制的研究现状 。

非均匀分布可燃气云爆炸威力分析

以高斯分布气云为例,研究了非均匀分布可燃气云爆炸的威力与机理,并与相同泄漏量的均匀分布可燃气云爆炸进行了对比分析。结果表明,当高斯分布可燃气云爆炸时,由于其可燃气体浓度偏离最危险浓度,燃烧速率降低,火焰维持不了自加速运动,对火焰阵面前的气体扰动较小,不会产生较强的冲击波。泄漏量为2228.2 m3的乙炔形成的2种高斯分布气云爆炸时,最高超压分别为4.31、.8 kPa,最多具有使玻璃窗破碎的破坏能力。当同样泄漏量的乙炔形成半径20 m、乙炔体积分数为13.3%的均匀分布气云爆炸时,可产生42.3 kPa的最大超压,具有使砖墙倒塌的破坏能力。因此,在工业现场发生可燃气体泄漏时,首要任务是避免泄漏气体形成混合良好的均匀可燃气云。

开敞空间可燃气云爆炸研究进展

就国内、外有关开敞空间可燃气云爆炸的文献 ,对其模拟方法及实验研究进行了较为全面的综述。其中所介绍的研究方法主要有纯理论计算、半理论半实验、实验研究