倾斜隧道双火源双竖井对自然通风隧道火灾烟气流动特征的影响

为研究城市倾斜隧道发生火灾后的烟气流动特征,通过FDS数值模拟仿真软件模拟了自然通风状态下不同坡度与垂直多竖井耦合作用时的温度分布及烟气运动,分析了由隧道及竖井温度场表现的烟气层吸穿现象、竖井上部开口处烟气速率及质量流率变化。结果表明,水平隧道中,隧道下游处竖井发生烟气层吸穿现象,隧道坡度增大,烟气聚集于下游,隧道下游处竖井内烟气层吸穿现象的消失对竖井排烟效率起正向影响;坡度是自然通风状态下影响竖井排烟效率的主要因素;竖井内烟气流动特征主要由坡度决定,存在临界坡度使竖井内发生边界层分离现象且该现象不会随坡度增大而消失;固定长度段隧道中多竖井的存在一定程度上延缓了由坡度导致的排烟效率下降的过程。

EI源电离室离子提取性能的数值模拟与优化

目的:电子轰击电离源(electron impact ion source,EI)是气相色谱-质谱仪的核心部件之一,优化EI源的离子提取性能是提高仪器灵敏度的一个重要方法。方法:基于带电粒子在电场和磁场中的运动理论,利用离子光学仿真软件SIMION8.2对EI源电离室内的电子能量分布和离子提取性能进行数值模拟。目的是确定最佳的电参数,以提供更好的电子电离和更高的离子提取效率。结果:仿真结果显示,电子孔网格的引入可以优化电子轨迹和离子提取效率。此外,较低的提取透镜电压V_(E)和大于且接近V_(E)的推斥极电压V R有助于实现更窄的电子能量的分布。当V_(E)和电离室电压V_(C)之间的电势差较小时,可以实现较高的离子提取效率,这一结论与Ahn等的研究一致。通过引入0.03 T的性能系数PF_(T)(performance factor,PF)作为参考点,当磁场强度增加到0.06 T时,性能系数提高了约1.67倍。结论:本研究的结果进一步巩固了现有的理论,并为理解和优化EI源提供了新的视角。

高功率XeCl准分子激光自发辐射放大的三维计算

采用Ｍ—Ｃ方法计算了强流电子束泵浦ＸｅＣｌ准分子激光输运过程中生成的放大自发辐射（ＡＳＥ）在激光腔中的输运过程．该模型考虑了腔壁的反射影响、非饱和吸收和镜反射的作用，计算给出最佳注人通量值．计算结果与文献［２］—［５］给出的理论及实验结果相吻合．可为准分子激光实验提供理论依据和实验参考．并可推广到任何类型的激光器．

基于离散裂缝模型的CO2增强型地热系统THM耦合数值模拟

增强型地热系统(EGS)是实现干热岩地热能资源开发利用的关键技术。以二氧化碳为载热工质的新型增强型地热系统(CO2-EGS)具有节能、高效及温室气体减排的多重优势。应用分形几何理论构建考虑裂缝长度、密度和连通性不同参数组合的离散裂缝模型,基于局部非等温热平衡理论建立CO2在裂缝系统内渗流-传热-应力多物理场耦合数学模型,并进行有限元数值求解。结果表明热储裂缝特征参数、空间拓扑结构和注采压力是影响CO2-EGS运行寿命及采热效率的关键因素;高穿透系数裂隙系统匹配高注采压差可获得较高采热效率,而低穿透系数裂隙系统采热效率随注采压差升高而降低;裂隙静态特征参数与注采井压差的合理匹配是实现CO2-EGS采热效率最大化的关键因素。

双搅拌高效澄清萃取槽澄清室流动特性的数值模拟

利用商用CFD软件FLUENT 12.0,采用Eulerian多相流模型及Morsi-Alexander相间曳力系数模型耦合,对新型双搅拌澄清萃取槽澄清室流体流动特性进行数值模拟.结果表明:澄清室增加搅拌能有效缩短分散带厚度的稳定时间,能降低水相出口油相夹带值,能加速油、水两相的澄清分离.数值模拟得到的澄清室水相速度矢量图与PIV实测得到的速度矢量图趋势保持一致,进一步说明澄清室内加搅拌能有效抑制回流,提高油、水两相分离效率.

双搅拌高效澄清萃取槽混合室均混时间的数值模拟

利用CFD软件FLUENT 12.0,采用Realizable k-ε湍流模型、Eulerian多相流模型及Morsi-Alexander相间曳力系数模型,使用滑移网格法处理桨叶的旋转区域,对新型萃取槽混合室内的液-液体系的均混时间以及搅拌功率进行数值模拟.结果表明:随着搅拌转速的增大,搅拌桨消耗的功率增加,水油两相的均混时间减小.搅拌桨转速达到400 r/min后,增大转速则搅拌功率继续增大,但对液-液两相均匀混合时间的影响不大.

基于壁面压力的试验参数分析方法

为了在冲压发动机试验过程中丰富试验参数类别和提高参数分析速度,针对直连式超燃冲压发动机,原创性地提出了基于壁面压力测量结果的试验参数分析方法。该方法引入原子流量守恒方程构建了封闭方程组,在无需任何额外测量仪器的条件下,以壁面压力、来流参数和燃烧室面积变化律为输入,求解方程组可快速获得超燃冲压发动机的马赫数、温度、速度、组份浓度、燃烧效率等参数。结合三维数值计算和地面试验,通过两个算例对该方法的可行性进行了验证。结果表明,该算法可以获得较高的精度,在燃烧室出口,速度、温度等误差均在5%以内,组份浓度分布和数值结果非常吻合。

一种新的ICM模型参数设置方法

针对ICM模型用于目标识别参数需要人工设置的问题,提出一种新的ICM模型参数设置方法。该方法从提高目标识别率出发,提出利用相关系数确定ICM模型参数学习准则,使用梯度下降法对这一准则进行求解,达到根据输入图像的不同自适应确定ICM模型参数的目的。实验结果表明该方法可以很好解决传统ICM网络参数需要人工选取的劣势。

重叠网格技术下振荡水翼的水动力特性

为研究运动参数对于振荡水翼在潮流中获能效率的影响,给出水翼高获能效率时的运动参数分布规律,提高振荡翼式潮流能发电装置的获能效率。基于重叠网格技术建立了振荡水翼的数值计算模型,并对网格的有效性进行了验证,通过改变水翼的折算频率f^(*)、摆角幅值θ_(0)、升沉振幅h_(0)等运动参数,对二维振荡水翼的水动力特性及相应的获能效率进行了研究,分析了涡脱落对水翼运动过程中获能效率的影响;同时研究了双翼之间形成翼地效应时的压力分布,分析了该情况时水翼的水动力特性以及翼地效应对获能效率的影响。结果表明:合理规划振荡水翼的折算频率、摆角幅值、升沉振幅、转轴位置等参数均可以提高水翼的能量捕获效率;水翼在振荡运动过程中,涡脱落的产生将会影响到水翼的获能效率;平行对称双水翼之间的翼地效应会使双翼之间的流域形成高压区,提高水翼升力;增加的升阻比有利于提高水翼的能量捕获效率,在双翼最小间距缩小时,水翼的获能效率会因地面效应作用的增强而提高。

Optimal Design of a Multibody Self-Referencing Attenuator

The purpose of this paper is to determine the optimal size and number of tubes for a generic attenuator that is similar to Pelamis P2, the wave energy converter. Simulations using ANSYS Workbench, Design Modeler, and AQWA are performed to study the energy absorption at the nodes between the tubes. The analysis is limited to linearized hydrodynamic fluid waves loading on floating bodies by employing three-dimensional radiation/diffraction theory in regular waves in the frequency domain. Three sets of tests are conducted by varying total tube number, each tube length and the order of tubes with different lengths. After a systematic study in the frequency domain, the optimal size and number of the genetic attenuator is recommended.

三元煤矿煤层瓦斯抽采技术研究

为提高煤层瓦斯抽采效率,以三元煤矿4306工作面为研究对象,利用COMSOL软件建立了煤层单孔瓦斯抽采模型,分析了钻孔孔径、抽采周期、抽采负压对有效抽采半径的影响;同时建立了双孔瓦斯预抽模型,分析双孔预抽瓦斯的叠加效应对煤层抽采的影响。模拟结果表明:抽期周期为180 d,抽采半径可达1.49m;孔径选取为94 mm较为合理;抽采负压对瓦斯抽采半径的影响微弱,故选取抽采负压18 kPa;最佳布孔间距为3.6 m。经现场验证,模拟结果具有较好的吻合性。

顶部多点竖向排烟下地铁隧道烟气控制研究

通过在某带有独立通风隧道的地铁区间隧道开展0.25~1.25 MW规模的现场火灾实验,对烟气温度分布进行分析,利用火灾动力学模拟工具(fire dynamics simulator, FDS)建立对应实际尺寸的数值模拟隧道模型,展开抑制下游烟气蔓延的通风隧道临界排风量以及排烟效率的研究。对于横向水平中心线温度,火源相对于排烟口的位置对火源附近温度升高区域的范围基本无影响。在地铁隧道内设置进风量可抑制烟气逆流,但同时会造成下游烟气失稳,排烟口无法完全排出高温烟气。对于在不同排风量及火源功率(heat release rate, HRR)的情况下,排烟效率先增大后保持不变;当排风量达到一定值,即等于临界排风量时,排烟口能够完全排出高温烟气,排烟口排烟效率为1,临界值与HRR相关。计算出临界Fr约2.7,略高于此前的研究。得到HRR的经验公式,排烟效率与无量纲HRR和无量纲风速的相关性呈现分段函数关系。