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下游障碍物位置对溃坝洪水流动特性的影响分析

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水力发电 2021年第11期47卷 45-49页

作者：林晓惠付成华王兴华白帅罗天玺西华大学能源与动力工程学院四川成都610039

为研究下游障碍物位置对溃坝洪水流动特性的影响,利用FLUENT软件建立溃坝洪水三维数学模型,对下游弧形障碍物的全溃坝水面流动状态进行数值模拟分析。该模型耦合VOF法和RNG k-ε湍流模型求解RANS方程,采用PISO算法求解计算,模拟障碍物... 详细信息

为研究下游障碍物位置对溃坝洪水流动特性的影响,利用FLUENT软件建立溃坝洪水三维数学模型,对下游弧形障碍物的全溃坝水面流动状态进行数值模拟分析。该模型耦合VOF法和RNG k-ε湍流模型求解RANS方程,采用PISO算法求解计算,模拟障碍物存在的情况下,洪水在演进过程中的流动特性。结果表明:相同洪水条件下,不同位置的障碍物对溃坝洪水演进的影响不同,闸门远端障碍物对洪水冲击力的减缓作用大于近端障碍物。

关键词：溃坝洪水三维数值模拟障碍物位置流动特性

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基于视认距离的隧道入口段亮度折减系数研究

上海公路 2024年第2期 200-206,I0016页

作者：张智华宋含玉杨轸浙江交工宏途交通建设有限公司浙江杭州310051 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

为保障隧道入口段的行车安全,从驾驶员视认特性出发,定量研究被试者视认距离和亮度折减系数、运行速度、障碍物位置之间的关系。被试者在不同条件下进行隧道实车试验,采用障碍物的视认距离作为隧道入口段安全性指标,建立两种亮度环境下... 详细信息

为保障隧道入口段的行车安全,从驾驶员视认特性出发,定量研究被试者视认距离和亮度折减系数、运行速度、障碍物位置之间的关系。被试者在不同条件下进行隧道实车试验,采用障碍物的视认距离作为隧道入口段安全性指标,建立两种亮度环境下的被试者视认距离与亮度折减系数、运行速度、障碍物位置之间的回归模型。以入口段最小视认距离大于相应车速下的安全停车视距为条件,计算得到安全的亮度折减系数阈值,结果高于我国现行规范的参考值。该研究方法和结论对高速公路隧道入口段的照明设计具有参考价值。

关键词：隧道入口段视认距离亮度折减系数障碍物位置

基于BP神经网络的障碍物位置视觉检测的研究

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河南科技 2014年第7期33卷 10-11页

作者：潘宇刘剑英胡亚丽广西科技大学鹿山学院广西柳州545616 广西科技大学电气与信息工程学院广西柳州545006

针对障碍物位置的自动检测,提出了基于单摄像头视觉的检测方法。首先利用BP神经网络进行标定建立图像坐标系与地面坐标系的对应关系,然后以图像中障碍物两个位置点为输入,障碍物实际位置点为输出,建立神经网络。以18个点进行实验,实验... 详细信息

针对障碍物位置的自动检测,提出了基于单摄像头视觉的检测方法。首先利用BP神经网络进行标定建立图像坐标系与地面坐标系的对应关系,然后以图像中障碍物两个位置点为输入,障碍物实际位置点为输出,建立神经网络。以18个点进行实验,实验结果表明横坐标x的平均误差为3.12%,纵坐标y的平均误差为0.83%。这说明利用此方法能够较为准确地求出障碍物的位置。

关键词： BP神经网络障碍物位置视觉检测

泄爆夹层内障碍物对泄爆效果影响的数值模拟研究

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中国安全生产科学技术 2022年第12期18卷 162-168页

作者：钟委蒋雨阳韩宁宋逸凡高子鹤郑州大学力学与安全工程学院河南郑州450001 郑州大学土木工程学院河南郑州450001

为研究泄爆夹层内障碍物位置对燃气泄爆效果的影响,以某大型商业综合体暗厨房为研究对象,考虑泄爆夹层中结构梁不同位置的泄爆效果,对暗厨房燃气爆炸的泄爆过程开展数值模拟研究。研究结果表明:在火焰没有到达泄爆窗前的爆炸初始阶段,... 详细信息

为研究泄爆夹层内障碍物位置对燃气泄爆效果的影响,以某大型商业综合体暗厨房为研究对象,考虑泄爆夹层中结构梁不同位置的泄爆效果,对暗厨房燃气爆炸的泄爆过程开展数值模拟研究。研究结果表明:在火焰没有到达泄爆窗前的爆炸初始阶段,障碍物对火焰结构和传播速度基本没有影响,当火焰进入泄爆夹层后,障碍物的存在可引发火焰加速现象;当障碍物距离泄爆窗1.7 m时,火焰加速现象较为明显,火焰最大传播速度可达591.5 m/s,此时厨房内压力峰值约2.9 MPa,约为没有结构梁情况下1.42倍;障碍物距离泄爆窗较近时,二者将协同影响火焰传播;厨房内压力峰值随着障碍物与泄爆窗距离的增大遵循增大-突降-增大的规律。研究结果可为商业综合体暗厨房泄爆设计提供一定理论依据。

关键词： CFD模拟暗厨房天然气爆炸障碍物位置

氢燃料电池客车客舱内泄漏氢气扩散及通风方案研究

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氢燃料电池客车客舱内泄漏氢气扩散及通风方案研究

作者：侯旭蕾北京工业大学

学位级别：硕士

日益严峻的排放法规和交通行业的“碳中和”目标正推动着汽车行业的能源换代进程。依据氢燃料电池汽车卓越的环保性和高能效,学界有人断言,氢燃料电池汽车很可能是世界汽车的最终发展目标和新能源汽车的终极解决方案。但与此同时氢气作... 详细信息

日益严峻的排放法规和交通行业的“碳中和”目标正推动着汽车行业的能源换代进程。依据氢燃料电池汽车卓越的环保性和高能效,学界有人断言,氢燃料电池汽车很可能是世界汽车的最终发展目标和新能源汽车的终极解决方案。但与此同时氢气作为燃料的安全性问题一定程度上制约着氢燃料电池汽车的推广与发展。氢气在氢燃料电池汽车封闭空间内发生泄漏可能会导致火灾和爆炸等危险事故。氢气泄漏影响因素及通风策略的研究对防止大规模氢气爆燃事故发生至关重要。课题以带有车椅的氢燃料电池客车为研究对象,利用ANSYS Fluent对氢燃料电池客车客舱内部氢气泄漏及扩散行为进行仿真分析,并搭建实验平台对仿真模型进行验证,研究障碍物、通风条件、泄漏速率等参数对氢燃料电池客车氢气泄漏行为的影响规律。基于仿真数据对泄漏场景进行危险区域划分,并优化氢燃料电池客车安全通风方案。首先,探究密闭氢燃料电池客车中障碍物对氢气泄漏及扩散行为的影响规律。研究结果表明,在密闭空间条件下,氢气向上扩散阶段障碍物会加速氢气垂直方向扩散,同时阻碍氢气水平方向扩散;障碍物会加速氢气沿空间顶部的横向扩散,并延迟氢气从空间顶部向下扩散;障碍物对氢气扩散的影响随障碍物与泄漏口距离的减小而增强;而当障碍物和泄漏口距离不变时,障碍物是正对或侧对泄漏口对氢气扩散无显著影响。其次,探究自然通风和强制通风条件下氢燃料电池客车中障碍物对氢气泄漏及扩散行为的影响机理。仿真结果表明,自然通风条件下,在障碍物、泄漏口、通风口三者距离靠近的空间中障碍物对氢气扩散行为影响显著,空间有障碍物一侧氢气浓度高于无障碍物一侧,障碍物不利于氢气向外排出;强制通风条件下,障碍物对氢气扩散的影响更加突出,空间无障碍物一侧氢气浓度达到有障碍物一侧的2～3倍,障碍物利于氢气向外排出;障碍物在密闭空间和通风空间中对氢气扩散行为的影响均显著,氢气泄漏行为研究中应关注障碍物因素。基于单障碍物对氢气泄漏扩散影响的研究结果,课题探究多障碍物氢燃料电池客车空间双通风口位置对氢气扩散的影响。固定主通风口于空间顶部,改变副通风口位置,对微泄漏速率和大泄漏速率场景展开探究。研究结果表明,对于氢气泄漏速度为1.4 g/s的微泄漏情况,有效的通风口位置排布可使氢气可燃区域蔓延到空间顶部后不再增加。主通风口为顶部通风口和副通风口为挡风玻璃上方通风口的组合最有利于减小氢燃料电池客车客舱内的可燃区域。对于氢气泄漏速度为38.5 g/s的大泄漏情况,双通风口相对位置对氢气泄漏扩散的影响很小,且在该泄漏速率下,本课题设计的自然通风方案不足以有效降低氢气浓度。课题可为氢安全监测布局提供理论基础,为相关氢气安全使用标准的制定提供数据支撑,为氢燃料电池客车的安全运营提供技术保障,能够进一步推进氢能在各个领域的推广应用。

关键词：氢气泄漏密闭空间自然通风强制通风障碍物位置

密闭空间内甲烷-氢气-空气混合气体燃爆特性的实验与数值模拟研究

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密闭空间内甲烷-氢气-空气混合气体燃爆特性的实验与数值模拟研究

作者：倪鹏飞常州大学

学位级别：硕士

向天然气管网中掺入一定比例的氢气是解决氢气经济运输问题的有效途径,然而由于氢气特殊的物理化学性质,这种输送方式会对管网的安全性产生较大的影响。此外输气管道内特殊的几何结构如障碍物、弯头和分岔结构等也会影响混合气体的燃爆... 详细信息

向天然气管网中掺入一定比例的氢气是解决氢气经济运输问题的有效途径,然而由于氢气特殊的物理化学性质,这种输送方式会对管网的安全性产生较大的影响。此外输气管道内特殊的几何结构如障碍物、弯头和分岔结构等也会影响混合气体的燃爆特性,因此本文基于自行搭建的实验平台,并结合模拟探究了直管、90°弯管与T型分岔管内氢气浓度与障碍物位置对甲烷-氢气-空气预混气体燃爆特性的影响,实验结果对制定相应的防火减灾措施以及氢烃类混合气体的安全发展具有重要的意义。(1)三种管型内氢气浓度对甲烷-氢气-空气混合气体燃爆特性的影响:掺有少量氢气的甲烷/氢气混合气体中氢气体积分数对混合气体燃爆特性影响显著。管道内火焰传播速度、最大爆炸压力以及管壁应变随着氢气体积分数的增大而增大,且当氢气体积分数大于10%时,添加氢气对混合气体燃爆反应的强化效果更为显著。T型分岔结构与90°弯头对分岔口与弯头上游管道内的爆炸特性影响较小,但对下游管道的影响较大,火焰进入分岔口与弯头时火焰传播速度与爆炸压力迅速下降,火焰通过分岔口与弯头后由于受管道结构扰动以及多波系耦合作用,促使管道内的湍流强度急速增大,火焰传播速度与爆炸压力迅速回升。90°弯头与T型分岔结构对燃爆反应具有增强作用,其中90°弯头的强化效果最为显著,T型分岔管次之。当氢气体积分数为20%时,无障碍物90°弯管内的最大火焰传播速度为179.31m/s,较直管增大了46.23%,较T型分岔管增大了8.52%,最大爆炸压力为0.555MPa,较直管增大了31.83%,较T型分岔管增大了3.16%;(2)三种管型内障碍物位置对甲烷/氢气混合气体燃爆特性的影响:障碍物对混合气体的燃爆特性影响显著,与无障碍物管道相比,置障管道内的最大火焰传播速度增幅近三倍,最大爆炸压力增幅近两倍,且障碍物与添加氢气的协同效应能够显著增强混合气体的爆炸强度,其中90°弯管内的强化效果最为显著,T型分岔管次之。此外,受障碍物附近湍流涡影响,管道内火焰在接近障碍物时发生明显的扭曲变形,进而增强了火焰的不稳定性,并加快了火焰由层流向湍流的转变。置障弯管内甲烷-氢气-空气混合气体的爆炸强度可根据障碍物位置的不同划分为两个部分。当障碍物与弯头间距大于6倍管径时,最大爆炸压力主要受障碍物位置的影响,当障碍物与弯头间距小于6倍管径时,最大爆炸压力受混合气体自身燃烧特性与障碍物位置的共同影响。T型分岔管内障碍物与分岔口的相对位置对混合气体的燃爆特性有明显的影响,当障碍物位于分岔口之前时,混合气体的燃爆强度对氢气浓度的敏感性较高,且障碍物的位置与添加氢气的协同效应有利于增大两支管内的爆炸强度;当障碍物位于分岔口之后时,混合气体的爆炸特性对氢气浓度的敏感性较低,同时障碍物的位置效应对T2支管内的燃爆强度的影响较小,此时氢气浓度对T2支管内的爆炸强度起主导作用。

关键词：氢气甲烷燃爆特性管道结构障碍物位置