正向风作用下的对开口腔室火灾行为

为了系统揭示正向风作用下对开口腔室火灾行为的演化机理，该文建立了更符合实际的腔室火灾场景，开展了相应的数值模拟和理论分析，研究了正向风风速对迎风侧、背风侧的火溢流行为、腔室内部温度以及腔室气体流动方式的影响。结果表明：随着风速的增加，通风控制下腔室迎风侧的火溢流会逐渐消失。之后，背风侧的火溢流也会逐渐消失。火溢流发生的临界判据为全局当量比等于0.645。当全局当量比小于等于0.645时，燃烧只发生在腔室内部；当全局当量比大于0.645时，腔室外部开始出现火溢流。在燃料控制状态下，腔室内部的平均温度随着风速的增大不断降低。结合腔室内外的能量守恒方程，通过量纲分析，建立了正向风作用下燃料控制状态腔室内平均温升模型。基于迎风侧和背风侧与腔室内的压差，建立了腔室气体由双向流动转化为单向流动的临界风速表达式。当风速小于临界风速时，腔室两侧开口气流存在双向流动；当风速大于等于临界风速时，腔室两侧开口气流为单向流动。     

顶部开口的城市浅埋公路隧道内气压脉动特性及分布规律

顶部开口的城市浅埋公路隧道是一项绿色节能技术,南京已经建成4条此类隧道。自运营以来,隧道内空气环境质量得到了广泛好评,但是尚未形成规律性的设计方法。基于1∶10的实验平台,测试了4种工况下隧道内部的气压脉动及分布。结果表明:在均匀连续的车流下,隧道内各点的逐时压力表现为周期不对称的类正弦脉动。气压脉动的振幅随高度增加而降低。在均匀连续车流下的某一个固定时刻,公路隧道内沿长度方向的压力也呈现周期性的脉动分布。在顶部开口附近,周期性的气压脉动依然存在,但振幅出现衰减。     

竖井型长大城市隧道火灾通风的数值模拟

 随着城市建设发展,竖井型隧道越来越多地应用于城市交通隧道中。采用稳态与非稳态方法对火灾工况下竖井型隧道的气流场进行了数值模拟,分析了竖井型自然通风口对高温烟气扩散的影响。研究认为,竖井自然通风口引入隧道外冷空气,显著降低火源端部温度,可在一定程度上减少高温烟气对火源处隧道顶板的破坏。通过竖井引入新风,显著降低火源附近的有毒气体浓度,改善了火灾救援条件。火灾产生的有毒烟气由隧道洞口集中排放转变为竖井自然通风口分散排放,这对制定火灾救援、人员疏散方案有重要的指导作用。本隧道所设置的竖井自然通风口方案可满足火灾情况下人员逃生要求。     

高速铁路隧道火灾列车继续运行疏散模式CFD分析

我国高速铁路铁路火灾疏散问题日益引起广泛关注。首先分析了隧道内列车火灾疏散模式及安全疏散准则,然后采用CFD(计算流体动力学)方法模拟了CRH(中国高速铁路)动车组在铁路隧道发生列车火灾时,采用继续运行疏散模式时温度场变化以及烟气扩散规律.计算结果表明:列车在隧道内继续运行疏散过程中,列车活塞风的作用主导了烟气的运动轨迹,烟气的逆流效应几乎不存在,上游车厢基本不受影响,下游车厢内的流场温度和烟气浓度随时间增加而增长,并且在火灾达到最大规模时会趋于稳定。在继续运行疏散过程中,火灾规模和列车运行速度对下游车厢烟气流场的分布有较大影响,是影响人员安全疏散的两个主要因素.     

地铁站台上列车车厢内部火灾的数值模拟分析

采用火灾动态模拟软件FDS对地铁站台上列车车厢内部火灾进行了数值模拟,分析了着火车厢车门关闭和开启时车厢内部烟气温度、扩散速度、质量分数和能见度的变化规律.结果表明:车厢门关闭和开启时,烟气充满两相邻车厢的时间分别为68 s和70 s;车厢内1.5m高处烟气质量分数最大值分别为0.00 034和0.00 003;着火车厢内1.5m高处的能见度分别为14 m和18 m.对站台上列车车厢内部着火时的烟气扩散规律进行研究,对于指导人员疏散、保证乘客安全和改进地铁列车火灾应急处置预案等提供参考.     

典型竖井内火羽流与自然对流的比较

为深入了解火灾过程的特点,采用大涡模拟方法对火羽流与自然对流引起的典型竖井中的流动进行了数值模拟研究。网格滤波截断的亚格子湍能远小于流场总能量,验证了大涡模拟方法的有效性。竖井内火羽流和自然对流的计算结果与文献给出的实验值总体上符合较好。在此基础上讨论了3种不同开口形式竖井内火灾及加热情况下的内部流场,发现两者在表观上具有一定相似性,但火灾状态下流场湍流更强,卷起的涡团更多,流场温度更高。此外,开口形式亦对竖井内流型产生很大影响。     

封闭空间池火火焰游走实验研究

火焰游走是在通风不足的受限空间中出现的一种特殊火行为.为探讨无开口空间池火能否出现游走火,在17.55m3无开口封闭空间内进行了庚烷池火实验.实验结果表明,燃料沸腾后无开口封闭空间出现了游走火现象;燃料沸腾产生大量可燃蒸气及卷吸到火焰区的氧气含量过低,导致空间内在燃料区以外较远的区域存在满足燃烧条件的蒸气浓度和氧气浓度是游走火出现的根本原因;油池位置高度越高,火焰游走距离越远,而游走火出现时间和持续时间与油池位置增加并非简单递增或递减关系.     

长大公路隧道火灾温度场分布试验研究

为了掌握长大公路隧道内的火灾行为,提升秦岭特长公路隧道的火灾安全性,进行了火灾时隧道内温度场的纵向、横向分布规律及温度场扩散范围的大比例(1:6)火灾模型试验.模型隧道内径为1.8 m,长100 m.隧道内的风速在10 m/s范围内.试验中设定了3个火灾规模用以模拟实际的隧道火灾场景.试验中隧道内烟流温度通过CAN数据采集系统自动记录.试验结果表明,横向温度分布呈现拱顶最高,拱腰、边墙次之,底部最低的规律.对纵向温度分布而言,火区温度最高,随着远离火区温度逐渐降低.火灾规模及通风速度对温度分布及温度扩散范围具有明显的影响.随着火灾规模的增大,隧道内各点烟流温度及影响范围均增大.而随着通风速度的增大,温度扩散范围增大,火区最高温度降低,隧道内温度分布趋于均匀.此外,根据试验成果对结构防火措施、设备布置方案、火灾时通风风速的设定以及行车距离的限制等给出了合理的建议.     

盾构竖井垂直顶升施工阶段隧道变形分析

针对盾构内垂直顶升诱发的隧道结构变形问题,借助精细的数值计算,探讨盾构竖井垂直顶升阶段衬砌结构和接头变形响应特征,并通过理论计算验证数值模型具备一定的合理性.研究表明,垂直顶升施工影响主要集中在开口环及相邻三环标准环,对隧道底部的影响大于隧道顶部,竖向变形大于横向变形;垂直顶升前期隧道整体下沉,开口环和相邻环收敛变形,顶升后期隧道整体有一定的抬升,开口环和相邻环扩张;环缝接头发生以错台为主的变形,开口环与相邻环之间的错台量最大,且在底部竖向错台最明显;垂直顶升施工引起的隧道最大竖向位移、水平位移、错台量均随顶升反力的增大而同向线性增大.     

横风下高速列车突入隧道时气动荷载冲击效应

对高速列车由横风环境驶入隧道过程中流场的非定常、可压缩以及湍流等特性,建立了隧道-列车-空气三维CFD数值模型,分析了列车驶入隧道时各节车厢的气动荷载瞬态变化特征及对应的车厢运行姿态变化,并从流场角度揭示了其变化机理,最后探讨了气动荷载对车厢的冲击效应.主要结论如下:(1)当列车由横风环境驶入隧道时,各节车厢的5项气动荷载均表现出显著的突变特征,相应地各节车厢均会呈现瞬间偏转以及瞬间"点头"等行为;(2)车厢两侧压差在纵向上的巨大差异是导致车厢横向力和倾覆力矩的突然卸载以及偏航力矩骤增的根本原因;(3)横风是导致气动荷载对车厢冲击强度显著升高的主要因素;(4)头车的安全系数是控制整列车运行安全性的关键.     

火灾时隧道火风压及其对通风影响的试验研究

借助大比例火灾模型试验，研究了火灾工况下隧道内压力场的发展变化状态及火风压产生的机理，分析了通风速度、火灾规模、隧道坡度和烟流蔓延长度等对火风压的影响规律，以及火灾对隧道通风系统的影响．试验结果表明：火风压随着上述影响因素的增大而单调增大，但增长速率减缓；同时，火灾引起的火风压会极大地影响隧道的正常通风．建议对于长大隧道，发生火灾时，应及时将烟流的蔓延长度控制在尽可能短的范围内，以便减弱火风压对通风系统的影响．     

建筑外立面水平分隔物下方的开口溢流火焰长度分析

在不同房间火源功率与开口尺寸条件下,研究了水平分隔物对开口溢流火焰结构的影响。通过图像处理的方法对实验获得的溢流火焰视频图像进行了捕捉和量化。利用实验与理论分析相结合的方法,建立了描述水平分隔物下方溢流火焰流动与燃烧状况的数学模型,并确定了水平分隔物下方溢流火焰的质量卷吸系数约为0.12,而其燃烧过剩空气系数约为3.7。基于研究确定的燃烧与流动关键参数,获得了水平分隔物下方溢流火焰长度的预测公式,可为水平分隔物尺寸的确定提供参考依据。     

过渡季假日上海地铁城郊线路车厢内空气环境的实测

在过渡季节,乘客是地铁车厢内部主要污染源和热源.为了解上海地铁城郊线路车厢空调系统的控制状况,以上海市轨交系统9号线为城郊线路代表作为实测对象,在以国庆节为代表的过渡季假日,对车厢内空气温湿度、CO_2浓度和人员密度进行了连续测量.实测结果表明,假日车厢内人员密度在0.3~3.0人/m~2范围内波动;当空调系统运行时,车厢内部空气温度在正常范围内波动,几乎不受人员密度影响;车厢内CO_2浓度随着人员密度增大而明显升高,但80%的时间CO_2浓度低于0.15%,通风排污效果基本能够满足假日地铁运行状况的要求.     

顶部开口的城市公路隧道自然通风现场实测与潜力预测

本文采用单点测试和连续测试2种方法,针对3条自然通风和2条机械通风公路隧道使用TSI7575-X型空气品质仪和KIMO-VT200型风速测试仪开展现场实测,获取隧道内温度、风速、CO和CO2浓度分布状况,并采用实测结果与已有的理论模型进行对比验证.结果表明:活塞风存在于所有隧道内,但机械通风隧道的活塞效应优于自然通风隧道;从入口到出口,所有隧道的温度、CO和CO2浓度均上升;隧道内风速主要依赖于车速(vt)和开口率(Rf),最大CO浓度随车速的降低和隧道长度的延长而增大,但受开口率的影响较小;CO的安全浓度标准依赖于人员暴露时间,在20km/h和1 700辆/h车道条件下,所允许的隧道长度可达到3 000 m.     

不同通风方式下地铁区间隧道火灾烟气特性分析

为了解不同通风方式下隧道火灾烟气的运移情况,开展了管道热烟实验;进行了不同通风方式下火灾烟气运移的数值模拟;分别采用理论计算和数值模拟方法得到了不同火源热释放速率的纵向临界风速。结果表明:纵向风速较小时管道中的烟气呈现层状运动,风速较大时烟气分层现象消失;车厢内烟气的温度高于车厢外相同高度的烟气温度;采用数值模拟得到的临界风速低于弗洛德临界模型的计算结果;相同火灾功率时压入式通风临界风速比抽出式通风临界风速略小。当隧道内产生速度不小于2 m/s的纵向风时,可将烟气限制在火源的下游隧道。     

轨道车辆LED照明控制系统设计

该文以轨道车辆车厢LED照明控制系统为研究对象,提出了针对轨道车辆车厢LED照明控制系统的设计方案。重点放在了控制系统的构成和设计方面。系统以STC89C51单片机为控制核心,通过亮度传感器采集车厢内的亮度信息,对车厢内LED照明系统进行亮度调节。实验结果及实际应用表明,该系统对车厢内亮度调节误差为±1Lx,达到了设计要求。     

射流风机位置对隧道火灾烟气蔓延特性的影响

为探明隧道火灾临界风速时的火区通风阻力,并明确射流风机局部风流场对隧道烟气蔓延的影响规律,采用计算流体动力学软件ANSYS Fluent,建立了考虑20 MW火灾长度800 m的1∶1隧道数值模型。通过开展5 MW隧道火灾数值计算和1∶10物理模型试验,以临界风速和温度为指标,验证所建数值模型的合理性和适用性。确定隧道火灾临界风速及火区通风阻力,并在临界风速条件下,进行火源与射流风机不同相对位置时隧道火灾场景的数值计算。研究结果表明：300 m隧道内5 MW火灾,临界风速约为2.0 m/s,火区通风阻力约为3.0 Pa; 800 m隧道内20 MW火灾,临界风速约为2.8 m/s,火区通风阻力约为7.0 Pa。在20 MW火灾临界风速条件下,当火源位于风机下游40 m范围内,烟气分层完全被破坏,火源下游区域不利于人员疏散,当火源位于风机下游80及120 m处,烟气状态分别为分层较好和分层良好,相应的火灾危险区域分别为火源下游300 m范围内和火源下游100 m范围内;当火源位于风机的上游,烟气蔓延至风机位置前分层良好,蔓延至风机位置后,随高速射流迅速向下部扩散并充满隧道断面,风机下游区...     

基于驾驶行为的隧道交通标志影响特征及作用机理

合理设置隧道交通标志能够在一定程度上缓解隧道特殊环境引发的“时空隧道效应”。文中研究了高速公路隧道内部交通标志（限速标志、出口预告标志）对驾驶行为的影响特性,首先选取特长隧道作为实验路段,通过驾驶模拟实验测试获取驾驶人细粒度微观行为数据,然后再考虑随机效应影响的条件下构建线性混合效应模型,揭示了隧道内部交通标志对驾驶行为的影响特征及作用机理。结果表明：不同影响区段内交通标志对驾驶行为的作用存在差异;在隧道内部设置限速标志能够一定程度上降低事故风险的发生概率,限速标志的重复设置一定程度上能提高驾驶人的操控能力;在隧道内部设置限速标志及出口距离预告标志有助于改善驾驶人空间控制能力、提高驾驶舒适度,其中,在距离隧道出口约小于1 km的影响区段内设置隧道出口距离预告标志有助于提高驾驶人的行车舒适性,在距离隧道出口2 km和1.5 km的影响区段内设置预告标志能在提高车辆控制能力的同时使驾驶人具有更高的行驶车速;此外,隧道交通标志作用下的驾驶行为受驾驶人性别、年龄、驾驶经验等特征属性影响,男性驾驶人的驾驶风险更低。     

旅客列车硬卧车厢内空气质量的数值模拟

采用稳态不可压缩雷诺时均N-S方程、kε湍流模型,对YW25K型空调硬卧车厢内空气质量进行数值模拟。采用立方体代表乘客,以人体呼出的CO2作为代表性污染物,以PMV和车厢内CO2相对浓度为基础,提出了评价车厢内空气质量的新指标,利用该指标对硬卧车厢内各铺位的空气质量进行了评价。计算结果表明,送风速度对车厢内空气质量有较大影响,增加送风速度有利于改善车厢内各铺位的空气质量,但过大的送风速度对车厢内空气质量不利;硬卧车厢内采用条缝送风方式、送风速度为2.5 m/s时,车厢内空气质量最佳,可同时满足热舒适性要求和保证良好空气品质。     

YW25G型空调硬卧列车车厢内气流数值计算

以YW25G型空调硬卧列车车厢为研究对象建立物理模型. 物理模型中考虑了车厢内各障碍物, 包括边桌、行李架、床铺、折座等的影响, 采用K-ε湍流模型对车厢内三维湍流流动和传热进行数值模拟, 研究车厢内流场及温度场的分布变化规律. 研究结果表明: 下铺区域的气流组织及温度分布较好, 其次是中铺, 上铺区域的气流组织及温度分布较差;距车门越近, 气流组织越好, 车厢中部区域的气流组织最差;床铺区域的空气温度较走廊区域的空气温度低.