基于CoKriging模型的单室火灾温度预测（英文）

高保真数值模拟和单保真机器学习替代模型均需大量时间才能对火场温度做出准确预测,无法满足消防管理的应急需求.为解决上述问题,引入了CoKriging模型,并从建模时间成本、预测时间成本及预测结果准确性这3方面讨论了该模型在单室火灾温度预测中的适用性与特点.该模型利用CFAST和FDS模拟产生的154组混合数据进行训练.交叉验证的结果表明,当高、低保真度数据占比为10∶1时,该模型就能得到有效训练.进一步对不同方法、模型展开对比分析,结果表明,CoKriging模型的预测结果与高保真模拟FDS的计算结果十分接近,且模型一旦构建成功,其做出一次新的预测所需时间远少于FDS.除此之外,在将建模时间成本缩短至1/10的情况下,CoKriging模型仍能达到与单保真替代模型ANN、Kriging一致的预测准确度.实验还发现,高、低保真数据占比不会对CoKriging模型预测结果产生显著影响,即使只有少量FDS数据参与训练,仍能保证CoKriging模型的预测准确性.因此,CoKriging模型可作为一种快速而有效的回归分析方法,应用在单室火灾的温度预测中.     

单室火灾的燃烧特性

通过实验研究火源功率及单室的通风状况对单室室内火灾燃烧时的温度变化及分布、烟气流动特性及气体成分的变化影响。结果表明:在全封闭情况下,热烟气以垂直流动为主,且随着热烟气的流动,室内温度逐渐升高,O2浓度逐渐降低。边界层不稳定导致的火焰振荡使热烟气层的最高温度出现在距离单室顶部70～80 cm处。火源功率越大,室内温度升高越快,升温幅度越高,火焰脉动进一步加剧,火焰偏移越大。在单室通风口打开的情况下,热烟气以水平流动为主,室内O2浓度和CO浓度变化不大,而以通风口上沿为界,温度分布呈现明显的上下2层。     

单室火灾中浮力修正的雷诺应力模型

本文用场模化法研究了浮升流在室内的运动规律.推导了有浮力修正的雷诺应力方程,结合相匹配的数值方法,编制了专门的计算机程序,求解了单个房间,单个热源,火灾烟气发生、发展各时刻的温度场和速度场,并用绘图软件处理.验证了烟气运动的几个典型现象,并与用普通雷诺应力模型的求解做了比较,认为推导的浮力修正雷诺应力模型能给出更为符合实际的结果.     

桥塔结构火灾温度荷载模型及效应分析

为研究火灾对桥塔结构的影响,提出桥塔近火面的火灾温度荷载模型,并对全塔结构的火灾效应进行分析。以高345 m的钢-混组合桥塔作为研究对象,设定7种火灾场景,采用火灾动力学仿真软件(fire dynamics simulator, FDS)获取不同火灾场景下桥塔近火面的温度分布。基于距离和高度参数建立近火面火灾温度荷载模型公式。以温度荷载模型为输入,计算获得桥塔壁面内部的瞬态温度场,通过顺序耦合力场分析桥塔在火灾下的力学性能。研究结果表明:火源与塔面距离较近时,火焰会发生贴壁现象,近火面温度较高且温度沿着桥塔高度方向逐渐降低; 火源与塔面距离较远时,近火面整体温度较低,桥塔倾斜使近火面的最高温度出现在火焰距离桥塔最近高度上; 在桥塔厚度方向,温度沿着厚度方向迅速降低且温度上升起点逐渐滞后; 不同火灾场景下桥塔的最大应力取决于近火面温度,应力集中在近火面温度较高的区域; 随着火灾的发展,应力集中区域由高温区域逐渐向低温区域发展; 近火面温度较低时,热膨胀效应会引起桥塔发生远离火源方向的侧向位移,而温度较高会导致近火面及其内部材料的承载能力大幅下降,侧向位移靠近火源方向发展; 桥塔施工期间发生火灾引起的侧向位移较运营期间更小。     

单室窗开度对着火房间一氧化碳浓度分布的影响

为研究窗开度对着火房间一氧化碳浓度分布的影响,本文采用数值模拟方法研究了单室窗开度对着火房间一氧化碳浓度分布的影响。研究发现：窗户打开能够降低窗户面一氧化碳的浓度,窗开度越大,不同高度处一氧化碳浓度越低;在15°和45°之间存在一个临界角,当窗开度大于等于该临界角时,对窗户面0.15m高度处一氧化碳浓度的降低作用几乎相同;窗开度并不是决定一氧化碳浓度降低值的唯一因素,侧面有效投影面积也是影响因素;正前方排烟的效果要好于侧面排烟的效果。     

建筑火灾温度的场网复合模拟

针对多功能建筑模型,构建了场模拟和网络模拟之间的联接平台,对特殊受限空间(着火室和大空间房间)采用场模拟,对体积均匀受限空间采用网络模拟.将场、网单独模拟的结果相互作为彼此交界面的边界条件,实现了模型建筑在特定火灾场景下的场一网复合模拟.复合模拟可以清晰地提供特定火灾场景下特殊受限空间内烟气各物理量分布的详细信息,还可以足够准确地预测建筑内各受限空间的烟气运动特征,满足了求解精度和求解速度的要求.     

基于双模型预测函数控制的PVC聚合釜温度系统

介绍PVC聚合反应的过程,针对PVC温度系统的特殊性,提出基于多模型的预测函数控制策略。将被控过程空间分为多个子空间,每个子空间对应一个失配较小的预测模型,同时设计多个预测函数控制器与之对应。该控制策略拓宽了传统预测函数控制的应用领域。根据PVC的升温和保温这2个不同的反应区间采用了2个不同的预测模型,以适应过程参数在不同区间发生的变化。该算法在SUPCON-JX300X集散控制系统上利用SCX语言实现,工业现场运行取得了满意的效果。实际运行表明：该控制策略具有算法简单、易于工程实现的优点。     

隧道火灾上游烟气温度分布规律的实验研究

隧道一旦发生火灾事故,火源上游蔓延烟气温度的高低决定着司乘人员逃生的危险程度。通过分析在1/20小比例尺寸隧道模型中开展的26种隧道较大火灾规模实验场景所对应的实验数据,研究了不同燃料类型、不同隧道截面尺寸的隧道火灾在不同纵向通风风速工况下对火源上游烟气温度的影响。研究结果表明,隧道宽度和纵向风速对顶棚下方烟气温度最大温升影响不大,而隧道高度对其影响较大;此外火源上游烟气温度随着纵向风速的增大而减小,随着隧道横截面尺寸的增大而增大;最后给出了隧道火灾顶棚下方火源上游烟气无量纲温升与无量纲距离的关系模型。     

火灾环境下钢构件升温过程的模型研究

对良好分层情况下的室内火灾进行建模，研究了实际火灾环境下的钢构件升温过程。在全尺寸的实验房间开展了油池火燃烧实验，通过不同的羽流模型和溢流模型，预测室内温度和钢构件温度的变化，并对羽流模型的适用性和影响计算的一些参量做了分析。最后对一个候机厅内钢架结构的零售商店的设定火灾进行构件升温预测。     

基于VB的室内火灾温度-时间性状研究

通过使用室内火灾热平衡方程以及与其相关的理论,对室内火灾条件下的辐射热量和温度进行了计算.使用计算机模拟技术,重点讨论了实际室内火灾下的温度--时间曲线随火灾载荷、开口因子、开窗率、墙壁材料导温系数、墙壁材料导热系数这些影响参数变化而变化的规律.引入了等效时间的概念,以等效时间为参考来判定温度对建筑物的损伤程度,并对建筑防火设计提出了相应的建议.图3,表1,参8.     

基于OpenGL的火灾模型构建的研究与实现

文中讨论了基于OpenGL的火灾模型构建的研究,在Tao框架的基础上用C#进行OpenGL建模技术的实现,并以昆明理工大学实验楼教室为对象构建一个室内的火灾模型。本文首先对OpenGL建模技术进行简要介绍,提出基于Tao框架C#中OpenGL建模技术的实现;其次,阐述了在建模之前如何初始化OpenGL绘制环境,并叙述基于OpenGL火灾模型构建的过程;最后,提出了基于OpenGL火灾模型构建的不足以及未来发展中的方向。     

纵向通风对地铁区间隧道火灾温度特性影响

以西安某地铁站区间隧道为研究对象,基于Froude相似性原理,建立1:10小尺寸实验模型,研究火源功率、纵向通风速度对隧道区间火灾时温度特性的影响,对比分析12.67,15.33和18.24 kW 3种火源功率在不同风速下的火焰形态、顶棚最大温度分布及顶棚辐射能量。研究结果表明：纵向通风会增强燃烧,增加火焰长度、降低火焰高度,同时降低隧道内温度和顶棚热辐射;当无纵向通风时,顶棚最高温度分布随火源功率呈指数函数关系,随着纵向通风风速的增加,二者相关性逐渐降低;当纵向通风风速大于1.0 m/s时,隧道温度和热辐射主要受火源功率影响。     

外界温度对民宅室内火灾影响的数值仿真

为了研究不同的外界温度情况对民宅室内火灾的影响,应用湍流大涡模拟(LES)对哈尔滨市某小区内的一小户型民宅室内火灾进行了数值模拟.模拟结果表明,进入室内的外界不同温度的处界气体对火势发展初期影响不大,但会影响房间内的热积累,随着火势的发展,对热烟气流动的影响也逐渐明显.进入室内的不同温度的外界气体对火灾烟气在水平方向上扩散影响较小;烟气层沉降速度会随着进入室内的外界气体温度降低而加快;外界温度越低,越有利于抑制火势的扩大,但同时越不利于火灾产生的烟气等有毒物质的排出.     

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。     

基于灰箱模型的LF精炼终点温度预测

以国内某钢厂一30 t LF精炼炉为研究对象,通过建立由传热机理模型和黑箱模型相结合的灰箱模型对LF精炼终点温度进行了预测。首先根据能量守恒定律建立了传热机理模型。针对包衬耐材的蓄热以及合金的热效应难以精确计算的问题,采用偏最小二乘黑箱模型对这一部分温度进行了处理,最后将两种模型相结合综合预测了LF钢包精炼的终点温度。结果表明,偏最小二乘法在预测包衬的耐材蓄热和合金热方面的温度误差在±5℃以内的命中率达到97%以上,总的灰箱模型预测LF精炼终点温度误差在±5、±8、±10℃以内的命中率分别达到88%、96%和99%,模型具有较高的预测精度。研究可为该钢厂的LF精炼工艺提供指导。     

柴油在受限空间火灾轰燃实验中的引燃特性

以酒精作为主燃料,改变酒精池火的直径和通风条件,进行火灾轰燃实验.通过对受限空间上部热烟气层平均温度、地面所接收到的热辐射通量和氧气体积分数的测试,分析引燃柴油的临界条件.结果表明,当受限空间氧气体积分数为20.4%时,若上部热烟气层平均温度高于364℃,地面接收到的热辐射高于4.38 kW/m~2,可以引燃柴油.当受限空间中氧气体积分数降低到18.5%时,引燃柴油所需的上部热烟气层平均温度临界值为390℃,地面接收到的热辐射临界值为6.65 kW/m~2.因此,一定的受限空间中,引燃柴油的氧气量、上部热烟气层平均温度和地面接收到的热辐射通量3个临界参数是互相制约的.     

客车发动机舱内温度分析的火灾预警方法实验

为了解决目前客车发动机舱内火灾预警装置检测时间较长、误报较多的问题.在分析客车火灾成因的基础上,以客车发动机舱为研究对象,设计客车热表面故障模拟实验平台,模拟行车过程中的热表面故障,通过多个温度传感器采集热表面故障时舱内温度数据,基于温度故障特征开发了一种火灾识别预警试验系统.实验结果表明:基于舱内温度变化故障特征的判别方法,能够准确对客车火灾进行早期预警.     

坡度对隧道火灾烟气温度分布的影响

从能量守恒的角度出发,建立预测隧道火灾烟气沿程温度变化的理论模型,研究坡度对隧道烟气温度的纵向衰减和最高温度的影响。并通过缩尺寸火灾模型试验进一步研究隧道坡度对火灾烟气温度分布的影响规律,共考虑0%,1%,2%和3%4种坡度。并将试验数据与烟气温度的理论模型预测值进行对比,验证其可靠性。试验结果表明:烟气自由蔓延时,无论沿隧道下坡方向还是隧道上坡方向,与火源相同距离处的烟气温度变化与坡度近似呈线性关系;随着坡度的增加,隧道下坡方向的烟气温度降低,隧道上坡方向的烟气温度则逐渐升高,但温度变化幅度不大;当纵向通风风速较大时,不同坡度间的温度差异性逐渐降低;隧道坡度的存在,既有可能加速燃烧,也有可能降低热量。     

基于无线传感器网络的森林火灾模型参数估计

针对森林火灾形势复杂不利于搜救的特点,提出将无线传感器网络应用于森林火灾检测,建立准确的火灾模型,对森林火灾位置和强度进行估计预测.研究了利用无线传感器网络节点进行自适应采样数据的方法和建立高斯空间多峰火灾模型理论方法,并将最大期望算法(EM)和多分辨率搜索算法(MR)相结合,提出用EM-MR算法对火灾模型进行参数估计.通过仿真实验比较,结果表明该模型能较准确地描述森林火灾现场,EM-MR算法在保证估计精度的基础上降低了计算复杂度,证明了方法的有效性.     

基于BIM模型的火灾探测器自动布置方法研究

当前,建筑设计单位普遍使用AutoCAD绘图软件进行房间内火灾探测器的布置工作。绘图软件的硬性束缚导致建筑设计可视化程度较低,且建筑设计涉及设备种类多、布置数量大,易导致绘图出错、效率较低等问题。提出了一种基于BIM模型的火灾探测器自动布置方法,依托JavaScript创建火灾探测器自动布置插件。主要方法是通过三维凸壳增量算法求得模型凸包,结合三维模型布尔运算得到模型内部空间,再根据规范明确房间内探测器布置数量和布置方式,完成对建筑房间内火灾探测器的自动布置。