局部扰动对主坑道爆炸波发展的数值模拟与实验研究

在地下建筑物,如隧道、地下储油库、人防工程、地下物资仓库等里面,由主通道旁结分支通道是最常见的一种布置形式,是一种典型的复杂受限空间结构。一旦有可燃气体发生爆炸燃烧,爆炸压力波和火焰的传播将受众多因素的影响,其中局部扰动的影响是主要因素之一。本文通过实验和数值模拟的方法研究了油气混合物在该复杂受限空间中由弱点火引起爆炸燃烧的发展过程,湍流强度经旁接分支坑道后在主通道中的变化,以及爆炸压力波和火焰经局部扰动后的变化过程;并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合分析,得到了与地下受限空间安全相关的重要结论。湍流强度是复杂受限空间中可燃气体爆炸燃烧发展过程的主要影响因素之一,局部扰动将增强爆炸流场的湍流强度,加速燃烧化学反应,能量的释放量和速率大大提高。这些能量的快速加入促进了高峰值压力波的形成,火焰也被加速,爆炸从此由弱转强,出现跃升。研究结果对地下受限空间爆炸过程的进一步研究以及爆炸灾害的预防都有参考价值。

管线钢氢致附加应力与氢致门槛应力的相关性

X80钢在空气中拉伸至塑性变形大于1％后卸载,充氢至饱和再空拉,其屈服应力小于卸载前的流变应力,其差值即氢引起的附加应力.它协助外应力促进塑性变形,引起应力集中,进而导致低应力下的脆断（即氢脆）,或在低的恒定外应力下就发生氢致滞后断裂.实验表明,氢致附加应力σad随氢浓度C0升高而线性升高;即σad=-14.1+3.89C0;动态充氢慢应变速率拉伸时断裂应力随氢浓度升高而线性下降,即σF（H）= 675-6.1C0;恒载荷下氢致滞后断裂门槛应力随氢浓度对数升高而线性下降,即σHIC=669-124lnC0.

地下原型坑道中油气爆炸的实验研究

在截面积为7.2m^2,长为700m的地下原型坑道中进行了油气混合物的爆炸实验,实验中使用了加速油料挥发气化的雾化装置以及远距信号传输和采集系统。通过光电火焰传感器和压阻传感器测试爆炸过程中火焰和压力信号,得到了地下原型坑道中油气爆炸过程的基本参数,揭示了爆炸过程中组分、湍流对燃烧与压力波发展影响的规律。

受限空间尺度对可燃气体爆燃波发展过程的影响

针对工程场所可燃气体爆燃过程设计了实验系统,在截面积为7.2m2和直径为0.72m两种典型尺度受限空间中进行了可燃气体爆燃实验,研究了空间尺度对气体爆燃波发展过程的影响。结果表明:本文实验条件下大尺度受限空间中气体爆燃火焰比小尺度空间中爆燃火焰的传播速度小,几何比例为1∶3.9时,大尺度空间爆燃火焰速度约为小空间的75%,爆炸过程整体发展速度相对较慢;浓度相同的条件下,两种空间中压力的最大值相近。爆燃波发展过程中湍流、压力波以及火焰存在复杂的相互作用,压力波和火焰耦合作用强弱决定了气体爆燃波在不同尺度的空间中的发展过程。

100mm自力式自动灌装阀关阀过程动力学分析与仿真

本论文重点介绍 10 0mm自力式自动灌装阀关阀过程的动力学原理、阀体结构和仿真计算。计算结果表明 ,阀体关阀时间与实验实测数据吻合良好 ,关阀过程的速度及加速度与实验结果一致。

预惰化条件下油气爆炸的数值仿真研究

受限空间中油气混合物的防爆抑爆研究对于石油化工工业的安全生产具有重要意义。建立了由化学动力学和湍流机制共同控制的湍流燃烧模型描述油气的爆炸燃烧过程,采用基于矢通分裂和重构算法的具有TVD性质的有限体积法对控制方程组求解,对预惰化条件下受限空间中油气爆炸的特性进行了深入数值仿真研究。仿真结果与实验比较具有较好的吻合性。所做的工作为预惰化防爆抑爆技术在油气化工工艺生产中的系统设计、工艺实施和关键参数计算提供理论依据。

大位移井钻井风险灰元故障树原理研究

大位移井钻井技术是国外90年代发展起来的高新钻井技术,但钻井风险和钻井事故越来越引起人们的重视.因此本文在故障树分析基础上,结合灰元概念,对大位移钻井风险,首次提出了灰元故障树原理,成功地解决了大位移钻井风险预测和防范等问题.实例表明结果与其它方法吻合很好,符合实际,不仅对测算大位移井钻井风险适用,而且对于评估工程和经济领域的风险也适用,用途十分广泛.

甲烷-空气爆轰波传播的数值模拟

研究了甲烷-空气混合物爆轰波在二维突扩通道中传播的各种复杂行为,结果表明:爆轰波在进入突扩通道的初始阶段有局部向爆燃转变的现象;爆炸波在壁面发生马赫反射形成的高温高压区域将直接驱动自持爆轰波的重新形成。

自力式液位控制阀关闭特性分析

自力式液位控制装置是一种完全不依赖外部动力的全机械式装置。为准确把握该装置在关阀过程中的水击增压,减缓水击危害,通过建立关阀时间的数学模型,编制程序计算得到了关阀时间值。通过分析关阀特性,说明该装置能有效控制关阀时间,防水击发生。

储油罐底板腐蚀的概率统计评估研究

局部腐蚀现象本质上具有概率特性,概率统计方法是研究不同服役年限的储罐底板腐蚀分布及穿孔失效与时间规律的重要方法,研究表明:腐蚀穿孔失效率与时间呈指数关系,随着储罐服役年限的增加,储罐底板腐蚀穿孔率大为提高;腐蚀蚀坑最大深度分布服从极值分布规律,根据分布规律可预测储罐底板的最大的腐蚀深度,基于可靠性理论对储罐罐底剩余寿命进行了预测评价。论文所做的工作为储罐综合评估及储罐的维护和管理提供科学依据。

气体爆炸过程的原型实验

在7.2m^2×600m的大断面地下原型坑道中进行了可燃气体的爆炸实验,通过光电火焰传感器和压阻传感器测试爆炸过程中火焰和压力信号,得到了地下原型坑道中气体爆炸过程的基本参数,揭示了爆炸过程中组分、边界扰动、紊流对爆炸发展影响的规律。

石油储罐底板腐蚀影响因素及腐蚀速率预测研究

储罐底部往往面临比较恶劣的腐蚀环境,底板的腐蚀常常比较严重。本论文研究了典型储罐底板材料Q235B在模拟储罐底部介质环境中的电化学腐蚀行为,分析是否含硫、氯离子浓度、矿化度等不同因素对腐蚀速率的影响,并分析了影响规律。鉴于多种因素影响条件下腐蚀规律的复杂性,采用BP神经网络对储罐底板腐蚀速率进行了预测研究。论文所做的工作为储油罐腐蚀状态评估及剩余寿命预测提供了依据。

油罐防溢自力式液位控制装置研究

从槽车向大罐收油、向槽车发油及库内倒罐是油库收发油作业的基本方式,作业过程中,油罐溢油问题是影响作业安全的最主要问题。针对油库收发油作业过程中油罐溢油的问题,研制了一种安全、可靠、适用、方便的油罐防溢自力式液位控制装置。该装置主要由差动控制阀、节流阀、液位开关、高压控制管路组成,它采用全机械式结构,利用流体自身压力控制装置动作,自动进行油品的发放、接收,可防止溢油事故的发生。在实际使用过程中效果良好,可推广应用于运输加油车、飞机加油车、零收发油平台等领域。

自力式控制阀设计及水击分析

根据油库收发油过程中存在的溢油问题,研制了一种完全依靠输送流体自身压力,实现对油罐液位的自力式控制的控制阀。介绍了本装置的基本工作原理,对液位控制阀的水力特性进行了分析。

油气储运场所泄压口设置的研究

建立了绝热稳态爆炸泄压计算模型 ,对不同泄压口位置情况下油气混合物爆炸泄压过程中压力、温度等参数进行了计算。结果表明 :泄压口的位置对油气爆炸泄压过程的压力、温度以及泄放质量都有较强的影响 ;

螺旋飞剪刀片强度有限元分析计算

运用大型结构分析软件Super-Sap ,通过反复试算 ,建立了螺旋飞剪的有限元分析的正解数学模型 ,找到了一个符合实际的边界条件和加载方法 ,为宝钢螺旋飞剪改造项目的成功实施提供了理论依据。

油罐液位自力式控制技术

油罐溢油问题是影响收发油作业安全的最主要问题,为此研制了自力式液位控制装置。介绍了本装置的基本工作原理,阐述了整体结构主要部件的设计。该装置不依赖任何外部动力,完全依靠输送介质自身压力,实现对油罐液位的自力式控制,有良好的推广应用前景。

石油化工管道水流冲刷防护安全技术研究

研究油气化工管道水流冲刷侵蚀防护技术对于保障管道的安全运行具有重要意义。论文分析了管道冲刷防护措施的类型,研究论证了冲刷防护的设防原则,针对不同冲刷防护背景,提出了有效的防护措施。论文所做的工作为油气化工管道水流冲刷侵蚀防护技术的设计研究提供了参考。

基于E-R模型的机动管线虚拟场景概念建模

概念建模对机动管线虚拟场景的建立具有指导意义,通过对机动管线虚拟场景对象实体、三维关系进行详细分析,理清各层次的结构关系,实现了虚拟场景的总体设计,基于E-R模型的管线装备概念模型,最终完成了机动管线虚拟场景整体的概念建模工作,为接下来机动管线虚拟场景的实际建模工作顺利开展奠定基础。

气液固三相管流耦合水击振动特性的参数影响分析

以气液固三相管流为研究对象,采用矢通量分裂法并结合Lax-Wendroff格式和迎风Warming-Beam格式,对浆液池-管道-阀门系统的耦合水击振动响应进行了数值计算,分析了含气率、固液密度比以及固液弹模比等参数对系统振动特性的影响。结果表明:增加含气率可有效地降低压力和应力波速,同时削弱流体压力波动和管道振动强度;当固液密度比增大时,管系振动强度随之增大,系统振动能量的增量主要集中在流体里,造成流体压能升高较快;随着固液弹模比的增加,管系压能和振动强度均增加,但增幅很小;当固液弹模比增加到某种程度后,其对系统压能和振动强度的影响可忽略。