地铁站台火灾应急疏散研究

地铁作为先进城市中最具代表性的交通工具,其安全性备受重视,预防地铁中突发事件发生以及事中应急管理已成为国家关注的重点。本文采用BIM技术创建地铁站信息模型,通过PyroSim火灾模拟软件,分析站台起火在不同客流量条件下,位于2.0 m高度处烟气温度、可见度、CO浓度分布,获得相应疏散时间,利用Pathfinder人员疏散仿真工具,计算出地铁站人员疏散数量,并采取优化手段进行对比。结果表明:三个因素中烟气蔓延所需时间最短,地铁站台层在规定时间内人员无法安全疏散,优化对比证明了挡烟垂壁的有效性。研究成果可同时为地铁站设计、地铁正常运营情况下安全管理、突发火灾情况下的应急管理提供参考。     

无吊顶或镂空吊顶空间排烟设计的优化

目前建筑防排烟系统的常规设计尚存不足,对于无吊顶或镂空吊顶形式的空间,排烟口的开设方式被忽略。针对该类空间,该文进行了优化设计研究,提出了排烟口的开设不应只拘泥于常规设计中面向地面的向下排烟口,而应该更多考虑采用侧向排烟口和面向顶棚的向上排烟口。数值模拟结果比较表明:侧向排烟口和向上排烟口与常规设计的向下排烟口相比,烟气控制效果显著改善;其中向上排烟口获得的烟气控制效果最好,挡烟垂壁高度得以减小;优化设计方案可行且更加经济合理,提高了消防安全性。     

挡烟垂壁与细水雾耦合作用对管廊电缆火灾烟气运移的影响

为研究挡烟垂壁结合细水雾在管廊内作为防烟分隔的有效性,通过数值模拟软件FDS,开展了挡烟垂壁与细水雾耦合作用在管廊中的研究。结果表明：当水雾流量为0.5 L/min时,对比了50 μm 、100 μm 、200 μm 、300 μm四种平均粒径细水雾,结果发现50 μm的细水雾对于烟气温度的降低最为明显,这是由于挡烟垂壁降低了烟气纵向速度,细水雾无需较大粒径也可以克服纵向惯性力,因此耦合挡烟垂壁的挡烟细水雾,合适的粒径范围应介于50 μm~100 μm。当流量为0.5L/min~3.0 L/min时,细水雾幕的作用下喷头下游的热通量减少率分别为：46.6%、60.7%、82.9%、85.7%、87.0%、87.3%,喷头流量越大喷头下游的管廊横截面通过的热量就越少,但是持续增加流量,热通量降低不再明显,可见存在最佳流量。细水雾与挡烟垂壁存在协同作用,联合作用下对阻挡管廊内烟气的蔓延能起到好的效果。     

高含硫天然气管道泄漏H2S扩散规律研究

在高含硫天然气管道中,泄漏事故的风险较高,一旦事故发生,将对周围建筑和居民安全构成严重威胁。本研究聚焦于含5%硫化氢(H₂S)的天然气管道,利用计算流体力学方法对水平泄漏扩散进行了数值模拟。特别研究了风速对泄漏口上游建筑各楼层硫化氢体积分数的影响。主要发现包括：(1)通过在仿真的房屋模型中各楼层设置监测点,观察到随着楼层增高,H₂S气团扩散至房间的时间显著缩短。(2)随着风速的变化,位于高层(第11层至第24层)的房间内H₂S气团扩散时间随风速的增加而减少。而对于低层(第1层至第10层)的房间,在风速低于9 m/s时,H₂S气团扩散时间随风速增加而延长;但当风速超过9 m/s时,扩散时间随风速增加而缩短。这些结果为高含硫天然气管道泄漏事故的应急响应和安全管理提供了重要参考。     

密闭空间内混合气体爆炸超压的仿真模拟研究

烃类气体与空气的混合气体在遇到明火时会发生爆炸,而爆炸超压可能会对人员生命安全和建筑结构安全造成威胁.为研究密闭空间内烃类气体与空气的混合气体在不同情况下的爆炸超压变化,首先基于经典热力学和气体动力学理论,使用MATLAB软件构建了烃类气体与空气的混合气体的爆炸模型解算程序,然后使用有限元软件LS-DYNA建立了Euler法混合气体爆炸有限元模型,并通过仿真模拟的方法研究了气体种类、空气中氧气含量和烃类气体含量对混合气体爆炸参数以及爆炸峰值压力的影响.结果表明：气体种类、空气中氧气含量和烃类气体含量均会对密闭空间内混合气体的爆炸参数产生影响,且影响规律各不相同;甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷这6种烃类气体与空气中的氧气完全反应发生爆炸时的压力均在引爆后的0.5 ms左右达到峰值;这6种烃类气体与空气中的氧气完全反应发生爆炸时的峰值压力从高到低依次是：乙炔>丙烯>乙烯>丙烷>乙烷>甲烷;这6种烃类气体与空气中的氧气完全反应发生爆炸时,均在20 ms左右完成升降压过程.     

压裂中顶底板对缝高控制作用的数值模拟研究

裂缝在缝高方向的延伸会导致裂缝有效长度的降低,影响压裂效果;也可能直接穿过水层,造成压裂施工的失败。因此,基于FEPG有限元平台,利用网格开裂技术,开展了煤层气井压裂数值模拟研究,对垂向裂缝起裂、扩展及穿层的全过程进行分析。数值模拟结果表明:煤层气井压裂过程中,控制裂缝是否向隔层扩展主要取决于作业的净压力与隔层水平地应力差之间的关系;与储集层岩石力学性质相比,储集层的地应力剖面是影响裂缝垂向扩展范围的主要因素;T型缝、工型缝等复杂缝是由储集层的岩石力学性质和地应力共同作用的结果。这对于提高现场煤层气井水力压裂的效果具有重要的指导意义。     

通风压力及泄露位置对燃料电池汽车氢气小孔泄露的影响

对氢气小孔泄露问题进行了理论分析,并利用Simulink和Fluent软件分别对氢气小孔泄露问题进行仿真。结果表明：温度对氢气小孔泄露的影响不显著,而氢气压力和储氢空间对氢气小孔泄漏的影响较大;主动通风可抑制车内氢气泄露;密闭空间内氢气泄露具有泄露点聚集特性,并且受重力影响氢气在高处聚集。     

The genesis of H2S in the Weiyuan Gas Field, Sichuan Basin and its evidence

The Sinian Dengying Formation gas pool in Weiyuan is the oldest large-scale sulfur-bearing gas field in China, which has a H2S content ranging from 0.8% to 1.4%. The Cambrian Xixiangchi Formation gas pool discovered recently above the Dengying Formation contains gas geochemical behaviors similar to those of Dengying Formation but different in sulfur isotopes of H2S. Investigations show that though these two Sinian and Cambrian gas pools are separate ones, they share the same Cambrian source rock. The higher dry coefficient, heavier carbon isotopes, sulfur isotopes of sulfide, lower filling of gas pools, formation water characteristics, reservoir properties and H2S distribution, indicate that H2S in both the Sinian and Cambrian gas pools originates from TSR. The sulfur isotopes of sulfates have shown that H2S was formed in respective pools, namely hydrocarbons charged into the pools reacted with the Dengying Formation and the Xixiangchi Formation gypsum （TSR）, respectively, to form H2S. Compared with sulfur isotopes of sulfates in each pool, δ^34S values of H2S are 8‰ lighter for the Dengying Formation pool and 12‰ lighter for the Xixiangchi Formation pool, respectively, which is attributed to the difference in temperatures of TSR occurrence. The reservoir temperature of the Xixiangchi Formation pool is about 40℃ lower than that of the Dengying Formation pool. Temperature plays a controlling role in both the sulfur isotopic fractionation and amounts of H2S generation during TSR.     

混氢天然气输气站场泄漏扩散数值模拟

将氢气混入天然气管网是目前世界上实现氢气大规模输送的最有效方式。氢气爆炸极限为4.0%～75.6%,上下限范围宽,且分子直径比甲烷小,极易泄漏,给输气站场带来很大隐患。针对多组分物系混氢天然气的泄漏,基于修正的二元扩散系数及热力学因子计算方法,计算了混氢天然气三物系Fick扩散系数矩阵,用来描述混氢天然气中各组分分子间相互运动的传质过程,以FLUENT为平台进行了CFD数值模拟分析,研究发现,混氢天然气泄漏后其扩散受到障碍物及风速等因素的影响;同体积混氢天然气与不含氢天然气泄漏,混氢天然气爆炸下限扩散半径更小;较低含氢量的混氢天然气泄漏后氢气组分爆炸区域仅限于泄漏点附近。研究结果可为站场内发生混氢天然气泄漏扩散提供预警和防护指导。     

紫外吸收法测定天然气中硫化氢含量的研究

针对测定天然气中硫化氢含量的紫外吸收法目前还缺乏国家标准的问题,在不同机构开展该原理仪器的一系列比对测试研究,采用GB/T 6683-1997《石油产品试验方法精密度数据确定法》对数据处理,获得紫外吸收法测定硫化氢含量的重复性和再现性要求,明确了该检测方法的结果判定依据,为编制该方法的国家标准起到了重要作用.同时,研究...     

基于Fluent数值模拟下梯形掘进巷道抽出式通风参数的优化研究

梯形断面掘进巷道在煤矿应用普遍,其迎头面是产生粉尘的主要场所,有必要针对该类型断面抽出式通风工况参数进行优化研究。通过改变抽出式通风的风筒风口布置、风量大小等工况参数进行数值模拟研究,得到风口距迎头面合理距离范围：1～1．8,当提高风量到一定界限后,抽出式通风控尘效果改变不明显,将吸风筒布置于巷道顶部中央位置控尘效果优于居于巷道侧壁布置。     

H2S气体浓度及流率对复合质子传导膜燃料电池性能的影响

采用溶胶—凝胶法制备了纳米级Li2SO4+Li2WO4+Al2O3复合质子传导膜,研究了不同H2S气体浓度、流率和操作温度对结构为H2S、（复合MoS2阳极催化剂）/ 复合质子传导膜/（复合NiO阴极催化剂）、空气的燃料电池电化学性能影响。燃料电池的性能与通入阳极侧的H2S浓度和流率有关,H2S浓度和流率增加,提高了阳极侧气体扩散速率和电化学活性组分,使燃料电池的开路电压、输出电流与功率密度提高,电化学性能变好。即使气体中的H2S浓度低达5%时,该气体也可作为电池的燃料并用来发电。操作温度增加,质子传导膜的电传导率和电化学反应速率增加,电池的输出电流与功率密度提高。比较了MoS2与复合MoS2催化剂的性能,复合MoS2催化剂比MoS2催化剂具有更好的性能和化学稳定性。当采用纯H2S作为燃料,通入阳极和阴极侧的H2S和空气的流率分别为35mlmin-1和100mlmin-1,操作温度为650、700和750oC时,燃料电池产生的最大功率密度为12.4、52.9和130 mWcm-2、最大电流密度为45、281和350 mAcm-2。     

液化天然气涡旋的模型研究

介绍了液化天然气涡旋问题和Ｂａｔｅｓ－Ｍｏｒｉｓｏｎ模型，并针对Ｂａｔｅｓ－Ｍｏｒｉｓｏｎ模型没有考虑蒸发率对密度差的影响、不能解释涡旋发生前分界面加速下降这一事实等缺陷，提出了改进四阶段涡旋模型．该模型对涡旋发生的过程进行了更合理的划分，通过理论推导，解释了分界面加速下降等事实．计算结果证明，改进模型在初始密度差较小时更加符合实际情况     

单侧不对称补气对大空间火灾机械排烟的影响

采用全尺寸实验和数值模拟两种方法对大空间火灾单侧不对称补气条件下的机械排烟进行了分析．通过分析起火空间的温度分布讨论了烟气层的形成、沉降以及机械排烟的效果．在单侧不对称补气的条件下，烟气与新鲜空气掺混加剧，并沿补气口对面的墙壁下降，使机械排烟达不到理想的效果．     

掺氢对天然气燃烧室燃烧及排放特性影响

天然气混合氢气燃烧可有效降低含碳物质的排放。但掺混氢气会改变燃料性质,进而影响燃烧进程,故有必要对掺氢燃烧进行深入研究。本文主要研究了以混氢天然气为燃料的燃气轮机的燃烧特性和排放特性,采用数值模拟的方法研究不同的掺氢比（H2体积含量0~100%一共6种工况）对GE-10实验型燃气轮机燃烧室燃烧过程的影响。研究结果表明,随着掺氢比的增加,火焰温度上升,燃烧反应区前移。在低掺混比下火焰筒出口处的温度分布随掺氢比增大趋向均匀,当掺氢比超过0.6时,出口处温度分布均匀性大幅下降。此外,混合燃料中氢气成分的增加会导致局部释热量提高,进而导致NOx排放增加,当掺氢比超过0.8时NOx排放量增加的幅度变大。同时,随着掺氢比的提高CO和CO2的排放量显著减少,H2O的生成量显著增加。研究结果将为后续混氢燃烧技术在工业燃气轮机上的应用提供理论指导。