隧道纵坡对烟气逆流层长度的影响研究

基于纵坡坡度对隧道火灾烟气逆流层长度影响的重要性,本文以某实际隧道工程为研究对象,借助FDS5.0软件对不同坡度时该隧道火灾烟气逆流层长度进行数值模拟研究。从其他文献中总结出烟气逆流层长度随坡度和通风风速变化的规律。根据数值模拟数据分析拟合出新的坡度隧道临界风速的坡度修正公式,该公式完全满足关于逆流层长度受纵坡影响的规律,并较已知经验公式更好地与试验数据相符合,能更好地指导设计人员对隧道纵坡的选取。     

深井穿层巷道支护数值模拟分析

采用ANSYS和FLAC3D2种模拟技术相结合的数值模拟方法,模拟了阳城煤矿-920m下车场深井穿层巷道支护状态下的围岩位移情况。根据模拟结果推测不同岩层组合对围岩变形的影响,同时找出原支护方案存在的不足,并提出了加强巷道支护的新方案。通过分析比较为现场应用提出了一套既可以减小巷道变形,又能节省支护费用的支护方案。     

巷道风流中瓦斯逆流现象的数值模拟

根据计算流体动力学理论,研究巷道在不同风速、不同倾角下的瓦斯逆流现象;分析巷道风流中瓦斯逆流区的长度、浓度分布以及瓦斯层厚度的变化;得出倾斜巷道中瓦斯逆流的一般规律.结果表明:在下行通风风速较小的情况下,当瓦斯从顶板涌出时,巷道中将出现明显的瓦斯逆流现象;在发生瓦斯逆流时,风速越高,瓦斯逆流的区域越小,瓦斯层的厚度越薄、长度越短;下行通风有利于空气和瓦斯的混合,且倾角越大,瓦斯与空气混合的能力越强,顶板逆流瓦斯层的范围越小.     

多火源状态下巷道烟气流动规律的数值模拟

为分析多火源对煤矿巷道火灾烟气流动的影响,以某矿一运输顺槽为研究对象,采用数值模拟软件FLUENT对单火源、双火源及三火源条件下巷道内烟气扩散过程与流动规律进行了数值模拟与分析,结果表明:多火源燃烧时火源之间存在强烈的相互作用,同时,火源之间的空气卷吸作用和热辐射反馈作用使得燃烧程度更为剧烈。     

巷道火灾火焰长度影响因素正交实验

为了得出火焰长度与火源热释放率、火源直径、可燃物扩散率之间的关系,在单因素实验的基础上,采用正交实验的方法研究了火焰长度主要影响因素与影响规律.结果表明:火灾过程中,火焰长度受火源热释放率、火源直径、风速以及局部阻力系数影响,并且火源热释放率的影响最大,火源直径的影响次之,风速和局部阻力系数的影响很小.该成果对巷道火灾的预防和控制具有指导意义.     

顶棚烟道对隧道火灾烟流蔓延作用的数值分析

为了解发生火灾后,顶棚设有烟道的隧道结构对人员逃生是否有利,采用火灾动力学数值模拟软件FDS,对热释放速率为20MW的中等火灾规模进行模拟,着重分析了烟道设置以及烟道口处排风风速变化时的烟气蔓延和温度分布情况.结果表明:在现有的隧道顶部加烟道将提高整个隧道顶部的烟气浓度,内侧烟气浓度从40mg/m3提高到120mg/m3,外侧提高到100mg/m3;烟道口处设排风可加速烟气进入烟道,使得离火灾发生位置最近的两个烟道口外侧的烟气浓度和温度大大降低,提高了人员逃生的安全系数;当排风风速为2.5m/s时,300s后排风口外侧的CO含量开始趋于常数且低于13×10-6(体积分数),该浓度下人员可顺利逃生,同时可使得火灾发生时消防人员可从上、下游两个方向对火灾进行扑救;该种隧道结构下发生火灾时必须保证只有2个烟道口处于开启状态.     

地铁区间隧道的烟气逆流长度与临界风速

采用因次分析方法推导了地铁区间隧道火灾烟气逆流长度的无因次表达式;以重庆地铁6号线为例,开展了区间隧道形状的调查,选择了9种不同断面形式的区间隧道,采用FDS5.5模拟计算了隧道火灾烟气运动状况,进而提出了烟气逆流长度和临界风速的预测模型,并进一步建立了几何比例尺为1∶10的地铁区间隧道模型实验台来开展小尺寸试验研究.结果表明:文中提出的烟气逆流长度和临界风速的预测模型的模拟结果与小尺寸试验结果吻合较好;相比于文中提出的临界风速预测模型的预测结果,现有的预测模型预测的临界风速偏小.     

基于FDS的办公楼火灾数值模拟分析

针对烟气在多层建筑中的蔓延情况进行研究。利用 FDS软件,对某三层办公楼进行火灾数值模拟。依据最不利原则,针对自然排烟时单室开窗和不开窗两种情况,各设置三个火源位置在不同楼层的工况进行模拟与分析,对着火房间和走廊的温度以及二氧化碳、一氧化碳和氧气浓度等多个方面进行观测,与人能承受的“忍耐值”进行比较,提出最佳逃生的安全时间和保证人员安全的疏散路径。     

矿井火灾烟流温度场及浓度场的数值模拟

以化学流体力学理论为基础，对矿井巷道条件加以简化，建立了描述矿井火灾烟流流动的微分方程组及求解此方程组的差分方程组，对ＳＩＭＰＬＥ算法进行了改进，提出了全断面压力校正方法。     

水平应力对巷道软弱互层顶板岩体破坏的数值模拟研究

运用数值分析，对垂直应力不变条件下改变水平应力对巷道软弱层状顶板岩体的塑性破坏、位移和应力变化规律进行了三维数值模拟。巷道两帮和底板岩层较硬，顶板岩层相对软弱，并且层理发育。顶板各岩层及软弱夹层的物理力学参数分别相同。研究结果表明，层状顶板岩体的破坏特征是由侧压系数λ决定的。当λ＜1时，顶板的塑性区和卸压范围较大，但顶板挠度却较小。当λ＞1时，顶板的塑性区和卸压范围较小，但顶板挠度却较大。     

龙洞-74 m水平采矿巷道锚喷参数数值模拟研究

在对大冶铁矿龙洞-74m水平采矿巷道现场工程地质勘查、室内矿岩物理力学特性试验的基础上，首先运用工程类比法中的Q指标法和RMR法确定巷道的锚喷支护参数，然后运用2D-σ有限元软件对由工程类比法确定的锚喷参数进行数值模拟研究。通过比较分析不同锚喷支护参数的数值模拟结果，结合现场施工情况，最终获得该巷道最优锚喷支护参数，并对锚喷支护加固机理有了更深入的了解。     

基于数值模拟和SAR的波峰长度分布研究

分析了随机海浪空间特征量的研究现状和合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)海面成像机理.采用线性叠加法模拟波面得到波峰的空间形态,提取出波峰长度信息并进行统计分析.SAR观测得到的波峰长度的统计分布与数值模拟结果比较表明两者符合较好,从而验证了数值模拟技术的有效性.同时,给出大型海上结构物遭遇某一长度波浪的概率公式.     

火灾烟气扩散数值模拟与控制研究

描述了高层建筑火灾危险性的特点和现实情况，分别介绍了目前国内外在建筑火灾烟气扩散领域的研究和成果，指出了需进一步改进的问题，并提出了采用分区模拟的手段来实现高层建筑火灾烟气扩散的计算机模拟。     

巷道岩爆孕育过程的数值模拟

针对岩石类动力学灾害如地震、岩爆、冲击地压、煤矿开采中的三突问题,其形成机制都可归结为岩石损伤演化诱致结构灾变的模式。工程结构灾变区的形成和发展可以通过数值模拟确定。根据微损伤不可逆演化原理,利用格形有限元模型,模拟巷道断面在自适应位移加载条件下,从点状微损伤斑图到宏观贯通断裂的不可逆的跨尺度生长过程。数值程序是在ANSYS平台上开发。     

巷道断面形状力学效应三维数值模拟分析

针对开拓巷道设计中最常用的三种断面形状 ,即直墙拱、直墙仰拱、曲墙仰拱 ,运用FLAC3 D程序模拟了三种断面形状在不同围岩条件下的力学效应。研究表明 :在同一种围岩条件下 ,三种断面形状中受力状况最好的是曲墙仰拱 ,最差的是直墙拱 ;同一形状断面在不同围岩条件下 ,其力学效应差异较大     

通风巷道围岩与空气换热的数值模拟

为有效利用巷道内排除的热空气,以大隆矿区矿井通风巷道为例,采用分离求解方法,对巷道围岩一空气换热系统进行三维数值模拟,分析巷道空气出口平均温度71P、巷道围岩与巷道内空气的平均总传热系数K、巷道空气平均出口热流密度q、风速口的变化规律。结果表明：v在0．2～1．0m／s时,耳较大;v越小,砟越接近于围岩初始温度。v在5．0～7．0m／s内,对K影响不大;当v〈5．0m／s时,K呈线性规律降低。v在0．2～5．0m／s时,q呈二次曲线渐变过程。丁随着”的减小、巷道长度的增加而增加。该结果为进一步研究围岩与空气的换热问题奠定了基础。     

高层建筑火灾烟气流动性状的数值模拟

作者根据高层建筑火灾烟气流动的特点，应用火灾烟流模型和计算机网络模型，在CFX软件支持下，对高层建筑火灾烟气流动性状进行数值模拟，该模拟计算为高层建筑安全及火灾救援提供理论依据。通过模拟计算可以得出任意时刻高层建筑各部位的温度、压力、烟气浓度及开口处流量。利用模拟计算结果，可以评价高层建筑整体或局部火灾安全性能，制定科学的应急救援预案，提供救灾决策支持信息。     

掘进巷道油型气扩散规律数值模拟

根据掘进巷道风流流场特点,应用计算流体力学(CFD)软件ANSYS的Realizable k-ε双方程模型模拟了掘进工作面的油型气与风流质量混合过程。探讨了掘进工作面风流流场和油型气的主要成分CH4浓度分布规律,对比了油型气在掘进巷道底板不同位置涌出的扩散规律。研究表明,涌出点在涡流内部区域时,油型气与巷道风流混合得更充分;涌出点距掘进头一定距离之后,油型气涌出后随风流方向运动,且巷道顶部浓度较高;涌出源为垂直于掘进方向的裂隙时,油型气扩散后CH4浓度在高度上的浓度差较小,裂隙平行于掘进方向时,高度上的浓度差较大。     

三软煤层巷道锚网喷联合支护的数值模拟

通过数值模拟软件FLAC3D对梁家煤矿三软煤层4105工作面巷道锚网喷联合支护效果进行数值模拟,分析了联合支护后围岩位移应力分布和混凝土喷层及锚杆的力学特性.研究结果表明,三软煤层巷道锚网喷联合支护,有效地改善了围岩的应力状态,降低了顶板与两帮收敛速度与位移,但巷道底鼓较为明显,两帮锚杆承载明显大于顶板锚杆,底角锚杆最大,应确保底角锚杆的锚固效果,以限制底板和两帮的变形.锚网喷联合支护适应三软煤层变形特征,维持了巷道围岩稳定,满足梁家煤矿安全生产需要.     

深埋巷道围岩温度场的数值模拟分析

为了研究深埋巷道围岩温度场的分布规律．基于传热学和渗流理论建立了深埋巷道围岩的热扩散数学模型．结合边界条件采用MATLAB对其进行了数值求解,获得了在风流和渗流耦合作用下围岩的温度场和温度矢量分布。研究结果表明,无渗流状态下温度场和温度矢量呈对称分布,风流速度对温度分布有明显的影响,但不改变其对称分布的状态。渗流改变了温度场和温度矢量原有的对称分布的状态,热交换平衡区随着渗流速度的增加,将向顺渗流的方向移动。