水幕对低温液体蒸气云稀释特性与介质的相关性研究

为研究不同低温液体泛溢后水幕对蒸气云的稀释特性,采用数值模拟的方法,对低温液体的自然扩散和水幕稀释过程进行了分析,对比低温液体蒸气云团在有/无水幕工况下的扩散行为,并重点计算了分别以液氢、LNG作为泛溢介质时的水幕稀释效率,比较水幕作用后可燃气云的扩展范围变化情况。结果显示,无水幕工况时,连续泛溢的液氢和LNG都会逐渐达到平衡态,但前者达到平衡态所需的时间更长且可燃云扩展范围更大;开启水幕后,与LNG泛溢相比,以液氢为介质时水幕稀释效率较低,在对可燃气云顺风向上的扩散范围进行控制时,水幕作用下的氢气云团范围的缩小比例也更低。     

不同低温推进剂的泄漏扩散特性及安全性分析

针对航天推进剂在实际生产应用中可能因泄漏导致的安全性问题,运用数值模拟分析了低温液态工质泄漏后的传热传质过程,考虑气液相间速度滑移和体积力的影响,对比研究了流量为0.07 kg/s的情况下泄放100 s的过程中,液氢/液态甲烷/液氧的扩散形态变化及其危害范围。结果表明,泄漏10 s左右时,扩散至平衡状态,云团形态基本维持不变;100 s停止泄放后,云团不断收缩变小,氢气、甲烷和氧气4%体积浓度的云团消失时间分别为107 s、104 s和107 s。在扩散远场,氢气向上浮羽角度为18°,远大于甲烷的6°,而氧气始终在近地表扩散。氢气的燃爆伤害远远高于甲烷,燃爆体积分别为74.74 m~3和0.53 m~3;氢气的低温伤害体积最大,为2.33 m~3,而氧气对地表的低温伤害范围最广,为3.64 m~2。     

水幕对低温液体蒸气云团扩散行为的影响

以美国玫琳凯奥康纳过程安全中心(MKOPSC)的LNG泄漏实验为基础,建立了低温液体蒸气云扩散的数值计算模型,探究了水幕和蒸气云团之间的相互作用机理,在此基础上分析了水幕相关参数对气云扩散的影响.结果表明:水幕有助于蒸气云快速稀释到可燃极限以下,缩小危险区域范围;当水幕距泄漏源的距离为7 m、4.5 m和2m时,可燃气...     

围堰对液氢泛溢过程影响的数值研究

建立了开放空间中液氢泛溢过程的物理模型和三维非稳态CFD数值计算模型,并评估了不同湍流模型对数值计算结果的影响。与Standard k-ε模型相比,采用Realizable k-ε模型和RNG k-ε模型得到的计算结果与实验结果吻合的更好。在此基础上,选取Realizable k-ε模型对带围堰和不带围堰时液氢泛溢进行数值模拟,分析了泄漏源附近的围堰对可燃氢气云团扩散的影响。结果表明:围堰的存在会改变氢气浓度的空间分布和云团形状,促进可燃氢气云与地面分离,增大泄漏源附近区域氢气浓度;围堰对液氢泛溢过程的影响是通过改变泄漏源附近风场引起的。     

重气泄漏扩散过程数值模拟

为研究重气泄漏扩散特性,采用多相流计算流体力学(CFD)模型对Burro现场试验进行了模拟。通过模拟结果与试验数据的对比完成了模型的验证,随后基于模拟结果分析了重气泄漏扩散行为特点,结果表明重气扩散行为主要沿地表进行,大气风虽然能够一定程度上抑制其上风向与展向扩散,但是在浓度差与重力下沉现象的作用下,重气云团仍然能够在上风向、展向扩散相当远的距离。最后,对重气云危险域在各个方向上到达的最远距离进行了对比分析,并对其变化机理进行了分析。     

水平管内自然对流对热进口段空气强制对流传热的影响

本文研究了水平管内空气层流强制对流传热时,自然对流对热进口段传热的和流动的影响。数值计算结果显示,速度和温度分布因地流影响变形为晨对称,速度最大值和温度最小值向管下部偏移。对流传热 系数在圆周上的最小和最大值分别出现在管顶部和底部二者之实蕞大可达５倍,其平均努 特数明显高地无自然对流影响的强制对流。     

低温管路管外结霜过程的数值模拟研究

采用多孔介质法,构建了低温圆管壁面结霜的非稳态数学模型,对低温圆管壁面霜层的生长过程进行了数值模拟,研究了结霜过程的非稳态传热特性,并对壁面温度、管径以及相对湿度、气流速度等影响因素进行了分析,获得了霜层厚度、换热热流密度与霜层表面温度与各影响参数之间的依赖关系。结果表明:霜层厚度与密度的预测值与文献实验数据吻合良好;对流换热在结霜过程中起主导作用,总的热流密度随着霜层厚度的增加而减小;圆管壁面温度越低,圆管直径越大,相对湿度越高,霜层厚度越大;与强制对流条件相比,自然对流条件下形成的霜层更厚,表面温度更低。     

结霜工况下低温氢气空浴回温器传热性能分析

为一套用于低温氢气回温的空浴式换热器建立了传热模型,着重考察结霜工况对传热性能的影响。针对等霜层厚度和线性变化霜层厚度等两种模型,计算和分析了不同风速对回温器的温度分布的影响以及满足复温需求的最小换热管长度。鉴于实际结霜工况应该介于两种理想霜层模型之间,为满足该低温氢气回温器换热要求,最低管外空气强制对流风速也应介于两种理想模型所要求的最低风速之间,即1.3—2.1 m/s之间。     

基于液化天然气低温冷藏车的相变蓄冷实验

针对以水为相变工质通过铜质圆管壁与低温氮气换热发生固液相变问题,通过测温和可视化测量手段模拟研究固液相变贮存LNG冷量过程,获得管内低温气体、管外液相区温度分布及冰层图相,分析了管内换热和液相区自然对流综合影响下的冰层变化和分布特性,结果表明:该换热问题具有典型的变壁温变热流密度的热边界条件;冰层厚度在有限时间内近似线性增长,且沿管长锥状分布、冰层锥度随时问呈对数增长趋势;由于液相区水的密度反转效应使自然对流主流向发生改变,导致上下壁面冰层厚度发生反转.     

低温液体热分层特性分析

通过对自然对流的产生及形成过程的描述,分析了低温液体热分层的形成机理及发展规律,并结合低温液体热物性,阐述了产生低温液体热分层的前提条件及影响热分层发展速率的主导因素.分析表明,低温液体热分层是自然对流和热物性参数综合影响的结果,液体的饱和温度越低,热分层现象越严重.     

液氮冷藏箱性能实验研究

基于液氮制冷技术,设计了一种用于冷链物流末端的食品冷藏箱。对冷藏箱的降温性能进行实验研究,分析了自然对流和风机强制对流两种方式下,冷藏箱的降温特性及液氮消耗量。实验结果表明,冷藏箱无负荷时箱内各层温度分布较为均匀,有负荷时样品中心温度仅在水平方向上有所差别。冷藏箱采用风机强制对流的方式可使箱内降温速度更快,但同时也会消耗更多的液氮。     

复合材料点阵夹芯结构的换热特性

采用FLUENT软件模拟了受一恒定温度载荷的复合材料点阵夹芯结构在辅助流体强制对流作用下的热行为和热传输特性。对流体的压力场、速度场、温度场等场分布规律及特征进行了分析, 详细地阐述了点阵夹芯结构本身的构型对胞元内近壁流动和热传输类型的影响。采用雷诺数Re、努塞尔数Nu、压降损失系数K_Cell三个以胞元特征长度为度量的无量纲参数对结构的换热性能进行了表征与评价; 并引入温度最小渗透率、最大渗透率和水平渗透率的概念, 更加直观地表征结构的换热性能。结果表明, 强制对流下结构的换热性能明显提高, 有利于其轻质多功能化的实现。      

重气效应研究进展

为了研究天然气泄漏后的重气效应,从易燃易爆有毒气体的重气扩散机理和研究方法出发,具体分析了重气云团的扩散过程,概述了国内外发展的模拟重气云团扩散的大量的数值模型和开展的大量实验.主要包括唯象模型、箱及相似模型、三维流体力学模型和浅层模型四大模型及其研究进展.最后提出了三维流体力学模型和现场数据采集相结合的方法是天然气重气效应未来的研究方向.     

火箭发射场液氢泄漏扩散特征CFD模拟分析

通过CFD软件并结合自定义函数(UDF)功能对不同工况下的液氢泄漏扩散过程进行模拟并进行分析,不同的泄漏压力、泄漏孔位置、外部来流风向对液氢泄漏扩散具有重要的影响。分析数值模拟结果表明:随着压力的增加,液氢低温危害区以及氢气可燃区面积增大;泄漏口距离地面越近,整个氢气浓度分布的可燃区面积增大;上部吹风有利于氢气的稀释进而减少泄漏危害性。     

氮氖混合蒸气冷凝气液界面的传热特性研究

基于低温下竖直平板冷凝的实验平台,建立了氮氖混合蒸气冷凝的数值模型,并完善了混合物冷凝过程中的两相扩散系数,模拟结果与实验数据吻合良好.分析了混合物中组分浓度场和气液两相场的分布特征,揭示了液膜上方高浓度氖气扩散层阻碍气液界面传质过程的机理.对比了不同的冷凝温差,进口氖气浓度和主蒸气速度对于混合蒸气冷凝过程的影响.模拟...     

避难层室外机布置方式对热环境的影响研究

对于集中布置在高层建筑避难层或类似高大开敞空间的室外机来说,环境主导风向及风速直接影响室外机的热气流扩散冷却效果。通过运用CFD(计算流体动力学)方法结合上述因素对布置在避难层东西两侧的空调室外机的流场进行模拟,得到了室外机排出的热气流在不同工况下的流动趋势和温度分布情况。由此我们对布置方式进行改进,确定了一套优化的布置方案,确保室外机的工作性能,同时减少室外机对热环境的影响。     

周期性边界变化条件下封闭腔内纳米流体的流动模拟

文献采用数值模拟方式研究充满了纳米流体封闭腔内的瞬态自然对流。热边界条件为温度周期性变化的正弦函数。重点分析了在同一Ra下,正弦函数的振幅和频率(或周期)对纳米流体强化对流换热的影响;结果显示:随着热边界的正弦函数的振幅和频率变大,热边界的瞬态Nu数和平均Nu数也越大;同时还观察封闭腔内的漩涡中心,随时间变化周期性发生转移;这些结果对后期研究纳米流体的瞬态自然对流有很大的帮助。     

厚板控冷过程中温度变化模拟及冷后组织与性能分析

建立了一个预测轧后控制冷却过程中钢板内部温度变化的数学模型,并将此模型应用于特定的厚板轧后控制冷却生产线,该控冷生产线采用管层流冷却方式.本模型考虑了辐射、自然对流、强制对流及稳态膜沸腾对冷却过程中钢板内部温度变化的影响,通过比较实测温度和计算温度确定了模型的准确性.对控冷后钢板厚度方向不同位置的组织和性能进行了详细分析.     

Ti-55511合金高温蠕变行为TEM分析

文章结合Ti-55511钛合金的高温工作环境进行了4组蠕变实验:400℃200MPa、400℃300MPa、500℃200MPa以及500℃300MPa。蠕变后,使用透射电镜实验观察了蠕变后样品的微观组织。结果表明:高温高应力状态下,位错攀移在蠕变过程中占主导地位;在高温低应力或低温高应力状态下,合金蠕变过程主导机制为位错滑移;当温度较低,应力相对较低时,合金蠕变过程中主导机制为晶界扩散机制。     

超导铌材低温表面气体吸附实验研究

超导直线加速器中超导腔等低温表面在吸附气体后会对其工作性能及稳定性产生恶劣影响。为了提高超导加速器性能和稳定性,文中搭建了一套实验平台,将样品腔降温至极低温4 K,并通过等温吸附实验,研究了铌材低温表面对氢气等不同气体的吸附过程。文中给出了一定表面处理工艺及温度下吸附能力和吸附过程压力与吸附量关系以及氢气饱和蒸气压等实验结果,并与相关参考文献数据进行了比较。实验结果表明:在超导直线加速器中,氢气、氦气饱和蒸气压远高于其运行允许值;在极低温条件下,如4 K,在吸附过程中吸附量决定了真空压力大小,而非真空压力大小决定吸附量;极低温真空管路内由于气体传输或泄露时,实际测得压力上升存在一定的时间延后,延后时长与气体种类、温度及管线几何结构均有着密切关系。