大空间内着火位置对火灾增长的影响

以大空间展厅为例,利用火源辐射模型和烟气辐射模型并结合CFAST6.0区域模拟软件的计算结果,对比分析了大空间内不同着火位置下火灾增长的情况。研究结果表明仅考虑火源热辐射的情况下,展厅内着火位置越处于左右中间对称处,其火灾增长越快,热释放速率峰值也越大,达到热释放速率峰值的时间和火灾的持续时间越短,处于展厅中心位置时所有值达峰值。对火源热辐射和烟气辐射综合考虑时,到达热释放速率峰值时间与火灾持续时间的规律同仅考虑火源辐射模型时一致,但热释放速率峰值均有不同程度的提高。     

封闭漫射灰腔内辐射模型的应用

在满足计算精度的基础上,提出计算量相对较小的高温燃烧室辐射传热模型,可供工程实际应用．模型以高温传热中辐射占主导地位为前提,引入封闭漫射灰腔内辐射理论,将辐射换热空间离散成有限个独立封闭换热灰体腔,在灰体腔内部进行辐射计算,灰体腔之间的辐射换热通过假想面进行．辐射全交换面积仍然采用区域法的积分思想,但是只计算封闭灰腔内部各单元的交换面积及相邻区域对假想面的交换面积,因此计算量相对区域法小得多．模型采用能量平衡方法,直接建立热源、吸收性介质及吸热物质之间的函数关系．实例计算结果表明,该模型能真实反映加热炉燃烧室内的传热效果,计算机时少,并能预报燃耗及生产率变化对加热质量的影响     

城市地下长直隧道火灾近火源区长度确定

以城市地下长直交通隧道为研究对象,利用大涡模拟手段计算与火灾烟气扩散有关的近火源区长度,而该长度值是场—网复合模拟方法研究隧道火灾的关键因素。分别考虑了隧道断面尺寸、火源功率、火源热释放效率变化曲线对近火源区长度的影响。通过计算三种不同隧道尺寸和功率的工况下隧道截面的温差值以及温差变化率来确定烟气扩散的充分发展区域,从而确定近火源区长度,研究表明:对于30 MW范围内的t2超快速火,火源下游120 m距离即近火源区长度为240 m,烟气流动均已充分发展。近火源区长度值受隧道尺寸和火源功率的影响不大;对比Carvel提出火灾发展两阶段模型和t2超快速火模型的分析结果,火源发展规律是影响近火源区长度值的一个重要因素。     

狭长通道内火灾烟气毒性成分空间分布的实验

利用模拟狭长通道的小型实验台研究了火灾烟气传播过程中毒性成分的空间分布规律．结果发现，烟气成分的分布沿着水平方向呈现不同的特点，在远离火源的位置呈上下两层分布，符合两层区域模型，而在离火源较近位置则递变分布，则须用场模型或者多层区域模型评估．实验表明，烟气毒性成分的浓度峰值随高度的降低呈现明显的阶梯变化，在过渡区段骤升骤降．实验测量到，CO和CO2迁移时浓度峰值在远离火源处仍然保持相当高的浓度甚至高于火源近处的浓度，这与火灾中很多遇难者死于远离火源位置的结果是一致的．     

大空间结构各种火灾场景下的温度场分布

大空间建筑近年来在中国得到了迅速的发展,其防火设计研究工作也日趋受到人们重视。利用流体动力学计算软件FLUENT对大空间建筑中的不同火灾场景进行了数值模拟,着重分析了单个火源位于底面不同位置处以及2个火源同时存在时模型壁面温度场的分布。此外,由于防烟分区和排烟系统等的设置对大空间建筑火灾下的温度分布有较大影响,还对在考虑防排烟装置情况下的结构温度场变化进行了计算与对比。研究结果表明:当火源距离空间壁面较近时,温度沿高度方向梯度很大,沿高度方向不能近似为等温处理;在2个火源同时存在的情况下,不宜将各火源功率直接相加后用单个火源计算结果作为实际温度场的分布,应考虑各火源的相对功率和相对位置的影响。     

不同流体流动模型对型腔充填过程数值模拟结果的影响

在ＰＨＯＥＮＩＣＳ软件的基础上开发了充填过程模拟软件,可用ｖａｎＬｅｅｒ格式求解守衡标量方程而获得充填过程中的自由表面．用层流假设、标准的Ｋε紊流模型和代数应力模型分别对充填过程进行数值模拟,研究了不同流动模型对充填过程模拟结果的影响．结果表明：层流假设、Ｋε紊流模型和代数应力模型对充填过程都有其适用的范围,可对不同的情况选择其一．     

焦炉传热过程的数学模型

通过研究燃烧室中的燃烧与辐射，以及炉墙与煤／焦的导热，建立了焦炉的数学模型，以模拟焦炉的燃料燃烧和传热，通过比较由数学模型得到的计算结果和在工业焦炉中实际测量结果，说明模型是可靠的．基于本模型是以煤气的流量和热值、废气循环率以及装煤特性为边界条件，数学模型模拟了燃烧室的换向，能够显示焦炉中的温度分布和装煤水分对煤气流量的影响。     

黑体空腔发射率计算的蒙特卡罗模型

在均匀镜－漫反射假设的基础上，给出了利用蒙特卡罗方法计算黑体空腔有效发射率的数学模型。该模型首先使用光束跟踪方法求得等温空腔有效发射率，然后逆向跟踪各反射光束，考虑了空腔不等温性和环境辐射对空腔有效发射率的修正。利用该模型对中国计量科学研究院的低温黑体实际空腔进行了计算研究，结果表明：镜反射成分的影响取决于空腔形状和壁材表面光学性质；环境辐射总是增加空腔的有效发射率，腔口附近壁温分布对空腔法向有效发射率影响不大。     

真空预压有限元计算方法研究

为进一步了解真空预压的加固机理，对真空预压时地下水位的变化情况以及边界对加固效果的影响进行了分析，并导出了考虑井阻和涂抹的双向渗流和变形的砂墙地基固结度计算公式．在有限元计算中，将殷宗泽的双屈服面模型与修正的考马拉一黄模型相结合，并改进了边界条件和初始条件的处理方法，考虑了砂井阻力的影响．工程实例表明，该分析计算方法考虑了土体的剪胀性、剪缩性和黏弹塑性，可以较好地模拟真空度在砂井和地基土中的传递规律．     

不同湍流模型比较模拟撞击流

构造了计算撞击流流场分布的数值简化模型，并用有限容积法对间距为H的两个对置平板喷嘴间的湍流作用区域进行数值模拟研究．数值模拟采用了三种湍流模型：标准的k-ε模型、RNG k-ε模型（renormalization group k-ε model）以及雷诺应力模型．数值模拟数据的有效性通过将模拟结果与由对环境温度下两对置喷嘴之间的撞击流试验的结果比较得到证实．通过与实验数据的比较发现，由于考虑了平均流动中的旋转及旋流流动情况，RNG k-ε模型在撞击流区域获得的结果要好于用标准k-ε模型和雷诺应力模型获得的结果．     

热辐射对中庭火灾烟流的影响

根据中庭火灾特点，提出了考虑辐射换热损失和壁面传热损失，不考虑燃烧过程视火焰为体积热源，浮升力作用下火灾烟气紊流流动的场模型，引入6通量辐射换热模型，分析热辐射对中庭火灾烟流的影响，并将辐射换热损失计入壁面传热损失，简化辐射换热模型计算，采用PHOENICS通用软件进行数值计算。结果表明，由于中庭温度相对较低，较射换热的影响较小，将壁面传热系数取最大值，从而将辐射换热的影响计入壁面传热损失的计算方法是可行的，应进一步完善数学模型，引入燃烧子模型。     

Simulation of a compartment fire using a zone model

This paper presents the zone modeling analysis of a single compartment flashover fire. Two criteria are applied in the model to judge the onset of ignition for different combustibles. By calculating the total received energy through radiation or the surface temperature of the combustible, the fire growth can be quantitatively determined. The improved zone fire model shows the influence of different combustibles upon the fire growth. This model is better than the traditional zone model because the common criteria of flashover, i.e. an upper layer temperature of 600℃ and the heat radiation intensity received by the floor of 20 kW/m^2, have not been applied in it.     

改进点源法在火灾热辐射计算中的应用

为了对火灾热辐射进行较为准确的计算,借鉴CFD计算理论,对热辐射点源模型进行改进,根据火焰宽度、燃烧速率相同的原则,对火焰进行“离散”,对控制点的数量进行分析,并试验验证改进点源模型的精确性.结果表明:改进点源模型实现了火灾热辐射的快速计算且精度较高,当火焰高度上点源个数为71时,点源个数的增加对计算结果的改善不明显;...     

热辐射在倾斜通道热流场的作用

针对热辐射是通道内热流场的重要影响因素之一,采用实验和数值计算方法对倾斜角度为10°、20°和30°的两端开口通道内热流场进行了研究。使用基于大涡模拟(LES)求解浮力驱动N S方程的数值模拟方法求得的模拟结果和实验值吻合较好。通过使用耦合热辐射模型的数值计算结果和忽略热辐射的数值计算结果分别与实验结果进行对比分析的方法发现,在热源一定的条件下,对于倾斜角度在10°～30°之间的通道,热辐射使通道上部高温区域的温度降低,随着倾斜角度的增大,热辐射对通道低端开口上壁面附近的影响作用减弱,而倾斜角度对于热辐射在通道高端开口上壁面附近的作用则影响不大,同时,在通道倾斜角度为30°时,热辐射使通道内高温区域向高端开口方向倾斜,并使通道高端的下部温度升高。整个实验和计算结果可为倾斜通道内热流场的理论研究提供参考依据。     

不同通风模式下隧道酒精池火热传递过程

为分析不同通风模式对于池火热传递过程的影响,在隧道模型内进行直径0.5 m酒精池火实验,测试和对比燃料质量损失速率、火场温度、火焰辐射热和对流换热热通量.结果表明:在0.5 m/s纵向排烟模式下,旺盛阶段连续火焰区火焰辐射热通量比自然通风条件增加了30%左右,这对火灾热传递过程控制不利.在0.8,1 m/s纵向排烟条件下,旺盛阶段连续火焰区火焰辐射热通量及上部热烟气层温度显著降低.0.5 m/s顶部排烟显著降低了旺盛阶段连续火焰区火焰辐射热通量,火灾最晚达到旺盛阶段,较早进入衰减阶段.0.5 m/s顶部排烟是本实验条件下最佳的排烟模式.     

水平巷道火灾浮羽流及顶板射流积分模型

为研究矿井火灾火源区域烟流流动规律，以便对矿井火灾灾变风流的流动状态进行更详细地描述和计算机动态模拟，分析了矿井水平巷道火灾浮羽流的特性和顶板射流的形成原因，从基本物理定律和守恒方程出发，采用二维平面射流和动量积分分析方法，建立了水平巷道火灾浮羽流和顶板射流的数学模型。此模型经实验和计算检验修正后将作为矿井火灾区域模拟的理论基础。     

亭壁蒸发器换热性能的理论分析及仿真

为解决岗亭空调占地及冬季空气源热泵适应低温环境差的问题,提出一种在外壁面涂有太阳能选择性吸收材料的亭壁蒸发器,以吸收太阳能和室内外空气的热量的策略.应用制冷系统热动力学的理论,建立亭壁蒸发器数学模型,提出复合对流换热系数的概念.基于Matlab软件对亭壁蒸发器建立仿真程序,进行实验验证,并分析太阳能辐射照度、环境温度及结构参数对亭壁蒸发器运行状况的影响.研究结果表明:该模型能有效预测亭壁蒸发器的运行工况;太阳辐射照度对亭壁蒸发器的影响最大.     

环境参数对公路隧道火灾蔓延的实验研究

以象山隧道为研究对象,利用缩尺温度模型进行实验。研究环境温度、通风速度对隧道内的温度以及烟气蔓延的影响规律：隧道内汽车着火后,火源上方隧道顶部的温度上升幅度大,上、下游人眼特征高度处温度的上升幅度较小;通风对隧道内温度的影响很大,但不是风速越大,温度下降的越多,离火源距离越远,通风对温度影响越小;环境温度越低,烟气蔓延时间越短;火灾发生后,未开启风机时,烟气蔓延降至人眼特征高度处时间需350～415s,开启风机后,风速为2.4m/s和4.8m/s时,烟气达到人眼特征高度处的时间分别为25～40s和20～30s。在实验结果基础上给出建议,以便给监督管理部门对风速的调节和灭火救援及人员疏散提供参考。     

有限深层化海洋中的压力脉动点源函数

利用积分变换和本征函数展开法，导出了层化海洋中有限深情形下二维和三维压力脉动源函数的一个更易于分析和数值计算的双线性级数表达式．对二层海情形，源点越接近密跃层，内辐射波越大；若低频或海水显著分层，即使源点离密跃层较远，内辐射波也有可能是显著的，且其振幅可大于自由表面辐射波振幅；低频时在仅对内波感兴趣的情形，在自由面上作刚性壁假定是合适的     

Modeling pyrolysis of charring material in fire

A modified model of pyrolysis for charring materials in fire has been proposed in this note. In this model some special factors which show the effect on pyrolysis are considered, i.e. heat loss by convection and radiation caused by surface temperature rise and shrinkage of char surface are considered. Experimental device is designed specially for validating the reliability of the model. Effects of density of materials and heat radiation on pyrolysis of materials have also been investigated.