LNG泄漏在地面上蒸发速率的计算

针对LNG泄漏在地面上潜在危险的分析,需要对其在地面上扩散和蒸发速率的变化进行准确预测。基于液体扩散的动力学模型和热传递模型,采用微分方法建立了LNG在连续性泄漏情况下液池漫延半径、蒸发速率随时间变化的预测模型,克服了现有预测模型单纯依赖一维傅里叶导热方程的局限性。根据所建立的预测模型,LNG液池蒸发速率先随时间线性增加到最大值,随后随时间的延长而降低,即与时间的平方根成反比。以5m^3圆柱形LNG储罐为例,计算得到LNG泄漏的速率为19．92kg／s,泄漏完全所需时间为69S,液池半径达到最大的时间为33S,液池半径最大值为7m,0～33S时间内LNG蒸发速率先线性达到最大值19．92kg／s,34-69s时间内液池蒸发速率与时间平方根成反比,液池厚度由2．3mm逐渐增加到6mm。     

输油管道泄漏液池的蒸气云扩散模型

分析了输油管道发生泄漏事故后的油品泄漏扩散、液池扩展、液池挥发和蒸气云扩散等过程,讨论了各物理过程的数学模型。针对液池具有长时间连续挥发的特点,选用高斯烟羽模型作为数值模型,给出了面源的蒸气云扩散计算方法。通过计算典型输油管道泄漏后的液池挥发速率和危险性蒸气云扩散范围,分析了温度、风速、大气稳定度对油品泄漏蒸气云的影响。结果表明:在大气对流稳定的静风情况下,汽油等易挥发油品泄漏形成液池后,将挥发产生一个远大于液池范围的爆炸性蒸气云。     

非线性阻尼下裂纹非匀速扩展问题的零级近似解析解

探讨了非线性阻尼下无限岩板内张开型裂纹非匀速扩展的瞬态分析问题．在现有断裂动力学问题文献中，一般采用拉氏变换与积分变换方法，得到的回路积分最后还需借助于数值方法求解．作者在断裂动力学基本方程中引入一个非线性阻尼项来考虑能量损耗，采用小参数摄动，得到零级近似动力学方程组，而且自始至终采用解析方法进行计算，获得了问题的零级近似解析解．如果沿裂纹长度上有剪应力作用，采用本文方法也可获得其零级近似解析解．本文方法将有利于改善非线性断裂动力学中应用有限单元法求数值解的收敛性．因而本文为解决这类非线性断裂动力学问题提供了一条新的途径．     

分数阶Laguerre型电报方程的解析解

目的针对一类特殊的分数阶电报方程——Laguerre型分数阶电报方程,拟通过不同求解方法分析其解的级数形式,为有效解决分数阶微分方程近似解提供便利求解方法。方法以Laguerre型分数阶电报方程为研究对象,通过同伦摄动、Adomian分解法、变分迭代法、各种积分变换法、算子方法及同伦分析法等研究方法,分析Laguerre型分数阶电报方程解的具体形式。通过深入研究各种方法的优缺点,发现利用算子方法可以构建带初边值条件的时间(空间)分数阶电报方程的解的结构。结果给出了Laguerre型分数阶电报方程不同初边值形式下的4个定理,分别给出对应形式下解的结构,结合具体定理的运算过程充分证明解的结构的正确性。结论采用算子方法可以有效求解分数阶Laguerre型电报方程的解析解,且具有准确性高的特点,为此类问题的求解方法提供科学指导。     

分段连续型混合泛函多延迟微分方程Runge-Kutta方法的数值稳定性

将Runge-Kutta方法用于求解自变量分段连续型混合泛函多延迟微分方程,得到了数值解渐近稳定的条件.利用Padé逼近理论得到了数值解的渐近稳定区域包含解析解的渐近稳定区域的充分必要条件,并给出了几个数值算例.     

均匀热流场中螺型位错与圆弧裂纹的相互作用

研究压电材料在均匀热流作用下螺型位错与圆弧裂纹的相互作用.综合运用复变函数分区全纯理论、解析函数奇性主部分析方法、解析延拓原理、Cauchy型积分以及Rie-mann边值问题求解方法,获得各复势函数之间的解析关系,进一步得到了特殊情况下所讨论问题的封闭解,并求解出像力随温度梯度和位错位置变化的表达式.数值分析结果表明,温度梯度越大,像力变化越明显.     

迦辽金法在管道不稳定流动分析中的应用

针对输油管道系统的组成特点，将系统划分成基本组成单元，建立了油品在单元中不稳定流动方程，并综合考虑它们的边界条件、连接条件和初始条件，通过引入线性化系数，采用迦辽金方法讨论了求解问题。该方法既具有解析解法的特点，又具有数值解法的特点。当所划分的管道单元较大时，可以得到直观的近似解析解；当所划分的管道单元较小时，可以得到更准确的数值解。与常用解析法相比，该方法可适用于各种管道结构，因其可在不同的管道单元和不同时间层上计算线性化系数，从而可以提高求解的准确性。与其它数值解法相比，由于管道单元和时间步长的选取可大可小，各管道单元的大小也可以不一样，这就提高了求解的灵活性。以此为基础，编制了计算机软件，对某输油管道进行了实际模拟分析，获得了满意结果。     

干空气干燥天然气管道技术仿真

介绍了天然气长输管道干空气干燥工艺原理,基于质量守恒定律、相平衡原理和费克定律,建立了天然气管道干空气干燥过程机理模型和随后封闭过程的机理模型。运用隐式差分法求解了干燥模型的数值解和分离变量法求封闭过程的解析解,在此基础上编制了相应的应用程序,利用达州至毛坝管道的干燥实例验证了模型的正确性。     

非比例结构阻尼系统的振动控制

提出了一种非比例结构阻尼系统的振动控制方法.把模态阻尼矩阵分为对角阻尼矩阵和对角元素为零的非对角阻尼矩阵,将非对角阻尼矩阵视为小量,用摄动方法求解这个受控系统,可得到非比例阻尼系统的近似解析解,实现对非比例阻尼系统的振动控制.数值模拟说明此方法有较高的精度,可在土木工程高层结构的振动分析中应用.     

对流—扩散型方程数值解的混合E—L方法

为解决对流—扩散型方程数值解中出现的数值耗散和数值弥散,本文通过质点导数概念,将物理方程分解为Euler形式下的对流型方程和Lagrange形式下的扩散型方程,采用特征线法和区域离散数值方法分别求解,二者合成即为对流一扩散运动的整体数值模拟过程。数值试验表明:对于大Pe数,在激波区或解梯度较大的区域,本方法的数值解仍能保持较高精度。为数值模拟大气污染、水资源污染过程、粘性流体的流动过程及其他类似问题提供了一个良好的数值模型。     

大型LNG储罐泄漏扩散研究进展

大型LNG 储罐一旦发生泄漏,将会对周边人员和财产构成重大威胁。基于充分调研,分别从理论、试验及数值模拟3 个方面论述了国内外关于LNG 泄漏扩散的研究进展,尤其是近年来国内外在数值模拟方面的突破性研究成果。大型LNG 储罐泄漏后的气体扩散理论模型主要有高斯模型、唯象模型、箱及相似模型、浅层模型;通过LNG 泄漏试验获取了大量基础数据,主要包括气象条件参数、气云、液池燃烧的相关数据;在数值模拟方面,对LNG 泄漏气云扩散开展了大量研究,尤其是针对不同影响因素耦合作用下LNG 的泄漏扩散演变过程、气云变化形态、影响区域、爆炸范围等进行了模拟分析。通过对比分析发现,数值模拟方法具有成本低、精度高、可操性强等优点,既能有效拓展理论和试验研究成果,又能开展复杂工况下LNG 泄漏扩散的研究。对3 种方法的研究趋势进行了预测,提出大型LNG 储罐泄漏扩散的研究还需与接收站实际情况相结合,指出在今后的研究中应以数值模拟研究为主、试验与理论研究为辅。     

求解非线性动力学方程的渐近数值方法

利用精细积分技术对同伦摄动方法进行了改进，构造了一种求解非线性动力学方程的新的渐近数值方法。数值算例结果表明，该方法的计算精度高于简单的同伦摄动方法，同经典的精细积分法相比．该方法计算量小，对时间步长不敏感，更适合于求解非线性问题。     

埋地液烃管道泄漏扩散及泄漏量测算研究进展

液烃管道发生泄漏时,泄漏量和泄漏扩散区域的有效预测是停输、封堵方案优化设计的基础,也是实现其安全、环保、经济运行的可靠保证。总结了管道泄漏时管内流动和管外扩散相关研究(水热力瞬变、液柱分离、土壤中的渗流扩散)的现状和局限性。发现泄漏过程中管内流动涉及气体释放、空穴流和液柱分离等气液两相快瞬变过程和准稳态慢瞬变过程,存在流动传热相变耦合以及多种约束条件影响等问题,其过程及机理尚未得到完整有效揭示。同时,泄漏管段外的环境条件对管流和管道破损处出流的影响,以及泄漏液烃在环境中的渗流扩散规律尚未得到完整揭示。评述了液烃管道泄漏过程中流动传热及泄漏量计算的国内外研究成果,并梳理了相关的实验研究。最后指出了考虑液烃相变的气液两相瞬变流动、管道破损处的出流特性、泄漏液烃在复杂环境条件下流动扩散和渗流规律、计算泄漏量、以泄漏量最小为目标优化停输方案是该领域今后研究的关键问题和发展方向。     

饱和-非饱和三维流场核素迁移的数学模型及其应用

根据饱和-非饱和三维流场溶质运移模型和特征,提出了三维流场溶质运移模型分裂迎风特征和格式;给出了格式的稳定性条件和迎风元判别式;将理想模型的解析解与数值解进行了比较。结果表明,该格式对求解对流占优问题效果好,能有效克服数值弥散和解的振荡。本文给出的数学模型和分裂迎风格式被用于某地中低放废物处置场选址评价中得到了满意的结果。     

防护堤对LNG扩散的抑制作用

除有效容积外,设置高度也是LNG储罐区防护堤设计的关键参数。采用数值模拟技术,对半地下LNG罐池,在不同防护堤高度作用下的LNG液池扩展和LNG低温蒸气扩散行为进行数值模拟,对比分析防护堤高度和罐池底面积对LNG低温蒸气扩散速度、可燃气云隔离距离和云团尺寸的影响。结果表明:增加防护堤高度可以有效减小LNG泄漏后产生的可燃气云体积、尺寸及最大扩散距离,但同时延长了可燃气云的滞留时间,增加燃爆和窒息发生的危险。对于同一种罐池,在液池充分扩展前,可燃气云最大扩散距离与罐池底面积成正比。对于LNG储罐区,可通过提升罐池的防护堤高度减小LNG扩散的安全距离。     

有限体积法在二维稳态对流扩散方程中的稳定性分析

基于非饱和土壤水盐运移模型属于对流扩散方程,将有限体积法应用到求解二维稳态对流扩散问题中。模拟结果表明,采用该数值方法在细密网格下可计算得到高精度的数值解,在稀疏网格条件下数值解与精确值吻合较好且稳定性强。这说明采用有限体积法模拟计算二维对流扩散方程是可行的,并且可将该方法应用到求解非饱和土壤水盐运移模型中。     

液体输送管道瞬变流动分析

对由连续性方程、动量方程和能量方程构成的液体管道瞬变流动数学模型,采用特征线法进行求解,并用显式特征差分法得到了特征方程的差商方程,求出了瞬变流动时管道各个参数的解析解。对离心泵启动工况进行数值模拟的结果表明,所提出的模型处理方法切实可行。     

两点边值问题的拟Shannon小波数值解法

用拟Shannon尺度函数作为权函数构造了两点边值问题的小波配置法，空间导数采用拟小波数值格式离散。在此基础上，进一步给出了小波配置解的外推方法。外推法是一种简单易行而精度又很高的数值方法，而且网格步长h的选取可以和小波配置法中配置点的选取采用相同的策略，所以可以很方便地将两点边值问题的小波配置解进行外推，以提高解的精度。数值算例表明，拟小波配置法适合于求解具有大梯度解的问题，小波配置解的外推方法可有效地提高其精度。     

一类带增长率的具有垂直感染的传染病模型的摄动解

研究了一类带增长率的具有垂直感染的非线性传染病模型.利用摄动方法,求得了该模型的一致有效的渐近解,并将其与数值解进行了精度比较.结果表明该摄动方法是有效的,从而可以更好地对模型在不同时段的性态进行分析、预测和控制.     

直流式气液旋流分离器高效数值求解算法

为了克服直流式气液旋流分离器数值计算过程中收敛速度较慢、健壮性较差的问题,急需引入高效稳定的数值求解算法。首先建立了直流式气液旋流分离器的物理数学模型,然后分别采用SIMPLE、SIMPLEC和IDEAL 3种压力速度耦合算法对旋流器进行数值求解,比较了3种算法的计算效率和健壮性。数值计算结果表明:在不同网格数量、入口速度和湍流模型下,IDEAL算法的收敛性和健壮性均优于传统的SIMPLE和SIMPLEC算法,因此建议在旋流器数值计算中采用高效稳定的IDEAL算法。研究结果为后续旋流器内气液两相复杂流动特性的研究及分离性能的预测奠定了基础。