环境流体力学在海洋功能区划分中的应用

从80年代初,中国实行对外开放以来,沿海省、市、经济迅速发展,同时资源、生态和环境亦出现不少问题。为了使经济、资源、生态和环境之间便于调控,促使经济、社会和环境效益统一,海洋功能区划分显得十分必要。 各种海洋功能区,除少数由特种资源而形成,(如海上油田区和沿海砂矿区等),绝大多数功能区形成与海岸带海洋流场结构特点密切相关。因此,应用环境流体力学的原理和方法对海洋功能区划分有重要指导意义。 中国邻近海域海洋功能区区划,应是多层次的。即由大到小划分出一级、二级、三级和四级区。 一级区,可以大气和海洋界面上产生的大尺度海流作为划分的重要依据,由此可划分出北黄海、渤海、南黄海,东海和南海区。二级区由陆而海划分。利用大气、陆地和海洋之间相互作用,产生海陆风环流、与天体作用形成的潮流、以及由河口排出的径流作为分区主要依据。海风深入的地点,咸潮达到的断面,可作为确定功能区陆界的依据,径流与海水相会的锋面,可作为近海的边界,沿岸流作为划出沿岸功能区依据。由此可划分出大陆、沿岸、近海和远洋功能区。 确定为开发或保护、或开发保护、或保护开发区时,污染物的迁移扩散是需首要考虑的问题。这主要取决于中、小尺度环流。因此.中、小尺度环流运动规律是划分三级功能区的依     

重气泄漏扩散实验的计算流体力学(CFD)模拟验证

运用CFD软件Fluent中的标准双方程湍流模型,对重气瞬时和连续泄漏的扩散进行了模拟以预测重气扩散过程中参数的变化,结果表明重气在垂直高度上的浓度随高度增加而减小,对于重气到达一点处的时间而言,瞬时泄漏的预测时间小于实际到达时间,而且浓度减小到零的时间也要先于实际的时间,连续泄漏的情形则相反,模拟过程假设风速和风向不变导致模拟结果没有实际的波动大.通过将模拟的最大摩尔浓度进行误差统计计算表明:Fluent对于连续泄漏源的扩散模拟结果最为准确.CFD模型能准确预测重气扩散过程中气体浓度的变化,可以应用于实际的风险分析和安全评价中.     

垃圾填埋场渗滤液运移规律分析与模拟

基于多孔介质流体力学、多相流以及土壤水动力学理论,利用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了垃圾填埋场中渗滤液运移过程的基本规律,并对填埋场底部可渗和不可渗2种情况下渗滤液的运移规律进行了模拟比对,研究成果可为填埋场渗滤液控制系统的设计和管理提供科学的理论依据和技术支持。     

常压塔顶部挥发线露点腐蚀与多相流模拟

运用CFD仿真软件Fluent,参考国内某炼厂常压塔挥发线管道结构和运行工况,对注水后管道内的多相多组分状态进行了模拟,编写了相应的传热传质模型,对其中的腐蚀性介质参数进行了计算分析,结果表明:在注入中性水后,挥发线管道内气相腐蚀性介质HCl和H_2S在水相中快速溶解,导致水相pH值呈酸性,注水点下游附近出现了液相跌落区,此处的pH值最低。对不同的注水流量和液滴粒径的注水工况进行模拟后,发现注水参数对跌落区的位置、最低pH值产生了影响,其中液滴粒径的影响更加显著。据此,预测了不同注水工艺对塔顶露点腐蚀状态的影响,以期指导腐蚀监测和工艺防腐。     

“舰船结构安全性”专刊序言

随着对舰船生命力和战斗力要求的不断提高,以结构力学、流体力学、工程力学、爆炸力学、水弹性力学、新材料等多学科基本理论为基础,覆盖水面、水下、水空和水陆平台等多领域共同需求的舰船结构安全性越来越受到包括科研院所以及装备应用单位的重视。     

基于数值模拟的SCR脱硝反应器流场优化

为优化选择性催化还原(SCR)脱硝反应器的流场,采用了组合优化方案;在反应器入口处设置多孔板,在反应器内部设置渐扩口式、格栅式、弧板式共三种导流板;采用计算流体力学(CFD)进行数值模拟获得反应器内部流场,进行对比研究。研究发现：多孔板孔距与孔径比为1.2时,压降较小且能获得较好的流场均布性能;基于反应器结构特点设计的导流板能获得较好的优化效果;催化剂具有流场均布能力,催化剂多层布置可有效改善第一层之后的床层流场,但同时会增大压降;通过组合导流方案,第一层催化剂床层的流速相对标准偏差(RSD)从7.16%降为2.51%,并改善了湍动能的耗散。研究结果对SCR反应器的导流件设计具有一定指导意义。     

单通道方形海水养殖池基于流场均匀性的结构优化研究

由于海水循环养殖生产中常见的方形养殖池存在较大的低流速容积（死区容积）,本文提出以圆弧角代替直角的方式对方形养殖池结构进行优化,既保持较高空间利用率,又可以改善养殖池的流场均匀性。本文建立了不同圆弧角尺度养殖池的三维湍流数值计算模型,运用计算流体力学技术（computational fluid dynamics,CFD）对养殖池流场均匀性开展研究,重点分析了养殖池内流速分布,并提出研究流场均匀性的判别系数UC₅₀（均匀系数）。研究结果表明:相比方形养殖池,0.2≤R/B（相对弧宽比）<0.4时养殖池内的中流速区占比相对较高,流场均匀性显著改善。本文的研究成果为方形圆弧角养殖池的设计给予了理论依据,为方形养殖池的结构优化提供优选设计参数。     

基于CFD的内构件强化内循环流化床流场结构分析

针对流化床内部流体结构的复杂性和缺乏有效放大设计理论的问题,以漏斗型导流内构件强化的内循环流化床的气液运动为研究对象,利用欧拉-欧拉双流体模型构建了能描述其复杂流动的CFD数学模型,通过宏观流场、气含率分布、液体速度分布解析内构件对气液混合传质的作用原理.数值模拟结果表明:双流体模型能较好地揭示流化床内气液流场结构,流...     

新型内构件内循环三相流化床流体力学和氧传质特性的研究

对一种导流筒内置静态混合元件的改进型内循环三相流化床(MITFB)的流体力学和氧传质特性进行了试验研究。结果表明：相对于普通流化床(CITFB)，MITFB上升区气体含率增大1．8—3．7倍，体积氧转移系数KLα。和氧转移效率EA值平均增大72．5％；而液体循环流量则减小了25．6％—37．0％。上升区气含率和液体循环流速可分别用Fan公式和Chisti公式预测，并求出了相应的参数。     

CCUS技术CO2泄漏模拟及生态风险评价

碳捕获、利用和封存(CCUS)是实现大规模碳中和最具潜力的解决方案,然而对其泄漏引发的生态风险的量化研究相对较少,导致风险管理决策效率低下。该研究耦合物种敏感度分布法(SSD)和计算流体动力学(CFD)开发了CCUS封存CO₂泄漏的生态风险评估法。采用SSD对陆地生态系统中典型物种的毒性数据进行拟合并计算其基准值,采用CFD对不同场景下的受体暴露浓度开展模拟预测,采用商值法计算生态风险指数,通过Google Earth实现可视化表征,并提出合理化建议。研究表明,在SSD模型中,急、慢性效应数据最优拟合模型分别为Weibull CDF和SGompertz,生态毒性基准浓度值HC₅分别为3.25%与0.98%。在模拟的极限泄漏场景中,黄土峁梁地区CCUS示范区生态风险面积受季节风向与风速的影响较大,任何气象条件下均存在一定范围的生态风险分布,高等级生态风险范围最小为160 m,实施精准的监测并开展生态风险补偿是必要的。该研究可为CCUS大规模应用潜在的CO₂泄漏风险预测及应急管理提供理论支撑。