侧壁对受阴空间烟羽流准稳态结构的影响

本实验在１／２尺寸典型客房模拟实验间内进行实验结果结果表明，羽流轴线向靠近的壁面方向偏移，偏移距离δＴ和δＶ与热源相对靠近的壁面的距离ｙ和高度ｚ有关。沿近壁面方向羽流横截面的温度分布是近似高斯分布，垂直近壁面方向羽流横截面上的温度分布是截断高斯分布。     

稳定线性热分层环境下火灾烟气羽流=积分解及实验分析

对稳定线性热分层环境下湍浮力羽流无量纲积分方程首次采用数值解法进行求解，得出浮力通量、动量通量等参量在轴线上的变化规律以及羽流中性浮力点的高度和羽流最大上升高度。2种不同尺度空间及不同烟气羽流出口条件的实验表明，实际火灾烟气羽流最大上升高度与理论计算结果及文献经验公式相符，从而表明积分模型数值解的有效性，并为高大空间火灾烟气输运规律研究及探测技术发展提供了理论及实验依据。     

层结环境中浮力羽流的质量输移过程

在线性层结盐水中进行18组浮力羽流实验,采用粒子图像测速(PIV)技术获取羽流的时空高分辨率流场,提出浮力羽流最大输移质量计算公式,并定量分析羽流卷吸及质量输移过程.实验结果表明:卷吸系数从喷口处开始沿着射流方向逐渐增加,并在最大穿透距离0.3～0.5倍时,于数值0.11左右波动,之后逐渐减小为负值.浮力羽流在羽干处卷吸入周围环境流体后,沿射流方向被输移到最大穿透距离处,并在其约0.65倍处垂向质量通量达到最大值;混合后的羽流最终在中性浮力层向四周扩散;最大输移质量由浮力通量、浮力频率和与喷口处于相同高度的周围环境密度共同决定.层结环境折射率变化引起的伪湍动进而导致最大输移质量计算误差约为3%,因此折射率变化的影响可以忽略.     

海底热液羽流发展过程的数值模拟

 海底热液羽流系统对海洋底部热量与物质输运等科学问题的研究具有重要意义。本文采用数值模拟的方法研究在温度层结环境中二维轴对称热液羽流的发展过程,讨论热液羽流不同喷口条件对羽流发展过程的影响。计算结果表明,热液羽流的喷发过程分为2个阶段：上升过程中温度逐渐降低浮力减小,在背景层结的作用下达到稳定的上升高度;其后羽流顶部转向横向输运。喷口温度、喷口半径对热液羽流的上升高度和横向输运能力的影响正相关。     

受限空间内小尺度油池火行为实验

为分析受限空间内燃油火灾特性,通过设计并搭建受限空间小尺度油池火行为实验平台,选择三种典型液体燃料(正庚烷、环己烷、航空煤油)开展燃烧试验,测量并分析火焰温度、烟气温度及燃料燃烧生成的烟气成分浓度等变化规律.结果 表明:油池火最高温度超过700℃,烟气温度变化曲线满足高斯分布;由温度变化曲线将燃烧分为发展—稳定—熄灭3个阶段,发展期占比均接近9.8％,且温度变化率最高达到22.0℃/s;在253 s左右,三种燃料燃烧过程中O2、CO2与CO浓度变化曲线到达最高点;在熄灭期,三种燃料火焰温度变化曲线满足反比例函数分布.可见,结合火羽流温度以及烟气成分浓度变化可判断火灾处于何种阶段以及燃烧物种类,从而为提高火灾预警准确率提供数据支撑.     

现代城区热环境与污染物扩散的大涡模拟研究

本文以北京(CBD)中心商业区为例,模拟了典型夏季晴天CBD小区大气流动,考察了CBD小区风场、温度场和污染物扩散过程.数值求解过滤的不可压缩流体Navier-Stocks方程组,采用有限体积的离散方法,时间方向推进采用三阶Runge-Kutta法,按照SIMPLE算法求解不可压缩大涡模拟方程组.为适应城市小区内复杂的湍流流动,采用Lagrange动力模式封闭亚格子雷诺应力.通过表面能量平衡关系确定建筑表面的温度分布.结果表明壁面温度主要由太阳辐射决定,而空气温度主要由对流换热决定.通过研究风向和浮力对污染物浓度分布的影响,发现污染源近场的扩散过程受建筑分布、风向和局部流场的影响显著,冠层内羽流偏转明显;浮力促进垂向对流,扩大垂向羽流宽度,但对展向羽流宽度影响不大.     

侧墙结构多窗口羽流火焰的数值模拟分析

目的探究侧墙结构对横纵向多窗口羽流火焰及其融合的影响,分析在侧墙上设有窗口条件下羽流火焰的温度分布情况,为同类高层建筑外部火蔓延的防控提供参考依据.方法采用火灾动态仿真模拟软件Pyro Sim对侧墙上设有窗口的建筑类型进行火灾模拟,通过对所设置工况的数值模拟研究,分析窗口温度曲线及温度等温线,并引入危险温度T、T1及T2.结果横向相对两窗口及纵向相邻两窗口的羽流火焰未互相融合;横纵向四窗口、纵向相邻三窗口及横纵向六窗口的羽流火焰能够相互融合,危险温度高度比单窗口提升了4~9 m;单侧纵向多窗口的危险温度能够影响到对向侧墙外立面.结论侧墙结构引起的烟囱效应与羽流火焰相互作用,提升了危险温度高度;单侧纵向多窗口羽流火焰融合后的危险温度能够危及对向侧墙.     

固发羽流流场及辐射特性随飞行状态的变化规律

为了探讨火箭不同飞行状态对发动机羽流流场结构及辐射特性的影响,对不同飞行高度、来流马赫数以及实际飞行轨迹进行了研究,分析了流场的温度分布以及辐射特性的规律.首先利用FLUENT模拟了不同飞行状态下固体火箭发动机羽流复燃流场,然后分别使用Mie理论和HI-TEMP数据库结合全光谱K分布模型计算了羽流的固相和气相辐射物性参数,最后通过广义源项有限体积法计算了不同飞行状态下固发羽流在波长范围为1.5～5.5 μm下的光谱辐射强度.结果 表明:在来流马赫数相同时,随着飞行高度的增加,羽流辐射强度也随之增加;而在同一飞行高度下,来流马赫数增加时,羽流辐射强度会随之减小;在模拟火箭的实际飞行过程中,随着时间的推移羽流辐射强度随之减小,达到一定飞行高度后,羽流复燃效应不明显,羽流辐射强度变化趋于平缓.     

火灾烟流污染巷道断面的烟流温度测试

测试了火源点下风侧巷道断面上的烟流温度分布，以及火灾过程中断面烟流温度变化，研究结果表明：下风侧巷道断面烟流温度分布是不均匀的，靠近巷道顶板烟流温度较高，靠近底板和壁面较低；当断面烟流平均温度或最高温度相同，随距火源点距离的增加，断面上各测点间烟流温度之差增大。     

地板送风室内温度分布预测模型

为了研究地板送风方式下有冷却壁面的房间的室内温度特性,本文对常用的多区热质平衡模型作了些修改.修改后的多区热质平衡模型包括3个模块,即壁面流模块、热羽流模块和热移动模块.该模型综合了墙体热传导、壁面对流热交换以及内部控制体之间的对流热交换过程.并通过典型实验验证了该区域模型的可靠性.研究表明:(1)室内外温差越大,壁面下降流越显著且流量越大;(2)下降流影响房间内温度分布且破坏了地板送风房间的温度分层特性;(3)预测值与实验值有着良好的一致性,因此该模型可用来预测具有冷却壁面的地板送风房间温度分布.     

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。     

大型LNG储罐在高温状态下外壁温度场及应力分布有限元分析

为了分析LNG储罐在遭受长时间火灾后的应力分布,利用有限元软件ANSYS建立了火灾下储罐的有限元模型首先对储罐进行了热分析,然后将求得的温度作为体载荷加到罐体上进行结构分析,重点分析了结构在高温作用下的内应力和应变的大小与分布．分析结果表明：在着火情况下,经过6h,储罐内部温度升高不多,即耐火极限可以达到6h;罐壁径向变形受高温荷载的影响较大;罐壁沿厚度方向上各点的应力变化趋势相近;罐壁的径向应力相对环向应力和轴向应力来说很小,可以近似认为储罐罐壁处于双轴受力状态．     

大空间中庭及周边房间烟气运动和消防设计

采用数值模拟的方法,对大空间中庭结构内火灾及周边房间火灾的烟气运动情况进行了分析。着重分析了周边房间发生火灾后烟气及热羽流对上层房间的影响和烟气在中庭顶部的积聚和沉降情况。分析结果表明,在大空间内合理设置排烟系统对保证其消防安全至关重要;在大空间中庭内部排烟充分的情况下,可将大空间中庭作为与之相通的建筑结构的蓄烟空间和排烟途径,在其消防设计中可对中庭设置普通开口而不设置机械排烟系统。分析结果为大空间中庭及其周边房间的消防安全设计与评估提供参考。     

玻璃幕墙建筑的火灾特性

为分析幕墙建筑的火灾危险性,借助FDS模拟软件,建立全尺寸双层玻璃幕墙建筑模型,并对低楼层火灾特性进行数值模拟。结果表明:发生火灾时,双层幕墙间温度近似"V"字型分布;随着幕墙间距的增加,幕墙侧面高温点增多,玻璃随机炸裂的危险性急剧增大;随着时间的增加,起火房间的高温点向幕墙转移;起火房间内的CO浓度较高,且高层房间的CO浓度高于低层房间。该结果为幕墙建筑火灾防范提供了理论依据。     

某超燃冲压发动机尾喷管的三维流场特性

超燃冲压发动机结构简单,推重比大,应用前景广阔.但其流场结构十分复杂,研究超燃冲压发动机三维流场结构具有重要的意义.采用计算流体力学软件对某超燃冲压发动机尾喷管的三维流场进行数值模拟,先后得到了流场的密度、马赫数、涡量及速度矢量线图.结果表明:喷管内及侧壁面出口处存在膨胀波.各个壁面出口处附近的流场存在羽流激波和剪切层,内喷管出口周围的羽流激波和剪切层呈环状分布在流场周围,上壁面尾部受羽流激波的影响产生一道由压强决定的管内斜激波.内喷管出口及上壁面尾部处也均存在流向涡结构.     

冷弯型钢夹支薄板剪力墙在竖向荷载作用下抗火性能分析

为了得到冷弯型钢夹支薄板剪力墙的抗火性能,利用有限元软件ABAQUS建立7个夹支薄板剪力墙模型,分析了火灾下剪力墙的温度分布、轴压比、冷弯型钢边柱厚度和竖向加劲肋对墙体抗火性能的影响。研究表明,受火2h时,内嵌钢板温度为墙体最高受火温度的80％,边柱与竖向加劲肋背火面帽形截面腹板处的温度为受火面相应位置温度的1/4。随着轴压比的增大,墙体在火灾下的破坏位置上移,并由整体屈曲向局部屈曲转变。边柱壁厚对墙体的破坏形态与耐火极限有较大影响,建议选取边柱壁厚不小于2.5mm;有加劲肋的墙体可以利用加劲肋平衡钢板;过早屈曲所导致的不均匀拉力,对墙体在遭受火灾时产生的破坏具有一定的延缓作用。墙体发生弯曲的方向与边柱的承载能力有关,墙体发生弯曲时,边柱帽形截面的帽檐首先发生较大屈曲变形,随后全截面发生屈服。     

固体火箭尾焰等离子体特性影响因素数值

为研究固体火箭尾焰等离子体分布特性,采用CFD方法对不同工况下某型号固体火箭发动机尾焰进行了仿真,获得了尾焰流场温度及压强分布,并采用等离子体浓度模型计算了尾焰等离子体浓度分布。在此基础上,对尾焰等离子体频率进行了求解和分析,得到了其在尾焰轴线方向上的变化规律。分析结果表明,火箭尾焰等离子体特性对推进剂中Al含量的依赖性很高,随着推进剂中Al含量增加,尾焰温度升高,燃气电离度增加直至成为等离子体,尾焰等离子体区域范围增大;随着飞行高度的增加,尾焰等离子体区域位置后移。     

矿井火灾时期温度分布数值模拟

矿井发生火灾时，由于风流温度的变化，在井巷中会产生“浮力效应”和“节流效应”，风流受火灾动力的作用，容易引起其状态紊乱，甚至造成整个通风系统风流状态的混乱。矿井火灾时期温度不易直接测量，本文提出了矿井火灾时期温度分布计算数学模型，结合人工智能理论中的深度优先搜索法，编写了火灾时期烟流传播过程及温度分布的软件，对矿井火灾时期烟流传播过程及温度分布进行了数值模拟，对制定火灾预案及火灾时期决策具有重要意义。同时利用深度优先搜索法，确定了火灾时期任一时刻非污染范围、污染范围、火区和可能污染范围，为确定避灾路线和救护路线提供了依据。     

高斯涡旋光束的动量及轨道角动量与拓扑电荷数的关系及其在自由空间中的传输

将近轴光束理论应用于光束的动量及轨道角动量研究,推导了涡旋光束动量以及轨道角动量的解析表达式,在此基础上,对高斯涡旋光束的动量及轨道角动量的分布及其在自由空间中的传输进行了研究.理论分析及数值计算表明,动量的径向分量和角向分量在数值上比较接近,远小于动量的纵向分量,随着传输距离的增大,动量的三个分量在观测平面上的分布会逐渐沿径向拓展,其在观测平面上的极大值位置各不相同,都与源平面上光束的拓扑电荷数和束腰半径有关,观测平面上的整体积分表明,动量的三个分量在传输中都保持守恒;另外,观测平面上高斯涡旋光束轨道角动量的分布在传输中也会沿径向拓展,其在观测平面上的极大值位置与动量的纵向分量相同.观测平面上的整体积分证实了高斯涡旋光束在传输中轨道角动量保持守恒.