基于FDS的运输类飞机货舱烟雾探测试验方法研究

运输类飞机货舱烟雾探测试验采用烟雾发生器产生模拟烟雾的方式来进行,为科学合理地验证货舱烟雾探测系统的有效性,开展货舱烟雾探测试验方法研究。首先采用火灾动态仿真（fire dynamics simulator,FDS）对美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration,FAA）开展的货舱火灾试验进行火灾烟雾数值模型验证;然后,以某型运输机货舱为模型进行建模,采用经验证的烟雾数值模型进行不同发烟位置、货舱通风/不通风、不同货舱环境压力等条件下货舱烟雾扩散规律研究和烟雾探测器对烟雾的响应研究。结果表明：当火源位于8位置时,烟雾探测系统响应时间最长,该处为最严苛火源位置;舱内烟雾扩散情况受货舱通风条件影响很大,通风条件下烟雾探测系统报警时间比无通风条件下长;货舱环境压力越低,货舱顶部的烟雾扩散范围越大,有利于烟雾扩散,烟雾探测器告警越短。最后,根据实际货舱烟雾探测试验条件,从烟雾量大小、试验工况、发烟设备、发烟位置点选择等方面设计该型飞机货舱烟雾探测试验方法。     

运输类飞机货舱烟雾扩散数值模拟研究

本研究参考美国联邦航空管理局(FAA)所做货舱烟雾扩散实验,使用技术成熟且功能强大的计算流体力学(CFD)技术,建立了货舱烟雾扩散模型,对温度场和燃烧生成物包括CO,CO_2,SMOKE(烟灰)进行数值模拟,具体表现为:使用三维软件建立了货舱几何模型并用前处理软件进行了网格划分;完成了数学模型;对火源编写了源项用户自定义函数(UDF)加入FLUENT。确定了仿真与实验的对比指标,对相应云图进行了分析,并将模拟结果与FAA所做货舱烟雾扩散实验结果进行比对。比对通过后,得到了经过实验验证的CFD模型。为下一步对货舱烟雾探测系统进行数值模拟,进而协助烟雾探测系统适航审定做好了准备。     

飞机货舱烟雾探测系统功能试验中烟雾量大小研究

根据中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》(CCAR-25-R3)相关条款的要求,烟雾探测系统必须在起火后1 min内,向飞行机组给出目视指示。然而条款中未明确给出烟雾探测系统试验中所用烟雾量的大小。如何科学、合理的确定烟雾探测试验中烟雾量的大小是烟雾探测系统合格审定试飞的关键。通过搜集资料,梳理了国外对于发烟材料以及烟雾量大小的研究方法;通过借鉴空客公司烟雾探测试验烟雾量大小的确定方法,在实验室中对某型货舱烟雾探测系统功能试验中的烟雾量大小进行了研究,为该货舱烟雾探测系统功能飞行试验铺平了道路。     

运输类飞机货舱烟雾扩散数值模拟研究杨建忠,魏益祥,杨士斌,陈希远

本研究参考美国联邦航空管理局(FAA)所做货舱烟雾扩散实验,使用技术成熟且功能强大的计算流体力学(CFD)技术,建立了货舱烟雾扩散模型,对温度场和燃烧生成物包括CO,CO₂,SMOKE(烟灰)进行数值模拟,具体表现为：使用三维软件建立了货舱几何模型并用前处理软件进行了网格划分;完成了数学模型;对火源编写了源项用户自定义函数(UDF)加入FLUENT。确定了仿真与实验的对比指标,对相应云图进行了分析,并将模拟结果与FAA所做货舱烟雾扩散实验结果进行比对。比对通过后,得到了经过实验验证的CFD模型。为下一步对货舱烟雾探测系统进行数值模拟,进而协助烟雾探测系统适航审定做好了准备。     

建筑空间温度分布特性对交叉扩散水平的影响分析

基于不可逆热力学,分析了建筑室内热量、水蒸气组分和污染气体组分之间交叉扩散耦合特征,并给出了三者之间的交叉扩散传递关系以及温度分布对交叉扩散水平的影响关系,同时针对室内不同湿度和污染气体浓度水平,对温度分布影响下的交叉扩散特征与水平进行了具体讨论.结果表明,当温度梯度和热附加扩散系数正负相同时,交叉扩散作用所形成的水蒸气组分梯度和污染气体组分梯度小于零,反之则大于零;同时,在相同温度梯度和热附加扩散作用下,室内初始湿度和初始污染气体浓度水平越高,所形成的2种组分梯度的绝对值越大,并且初始湿度和初始污染气体浓度水平的影响都具有显著性.     

井口硫化氢气体扩散及检测方法研究

针对钻井过程中井口溢出的硫化氢气体在大气中扩散且难于检测的问题,建立井口位置流体力学模型。对无风和有风情况下硫化氢的浓度分布进行模拟,并对井口和方井处硫化氢检测方法进行研究。结果表明:无风情况下硫化氢气体容易在方井处积聚,风速对溢出口上部挡板空间硫化氢浓度分布影响很小,对方井处硫化氢浓度影响非常大。针对以上情况,建议在井口处安装倒置放置的扩散式传感器,方井处安装吸入式传感器。从而能更准确检测硫化氢浓度。     

火灾标准火烟雾颗粒测量及粒径尺度分布函数研究

烟雾是火灾探测的重要参量，烟雾颗粒粒径及其尺度分布直接影响到感烟探测器的灵敏度，而目前有关烟雾颗粒粒径的研究相当匮乏。采用扫描迁移率粒子测量仪对火灾标准火烟雾颗粒的粒径大小及其分布进行实验测量，并采用数学拟合方法系统研究了烟雾颗粒粒径分布函数，研究结果表明对数正态分布函数较好地描述了烟雾颗粒尺度分布特征，其结论有益于火灾探测基础研究的发展。     

核电厂冷却塔布置对气载流出物扩散的影响

分析了4种可能的冷却塔平面布局方案,分别为单一冷却塔布置、矩形布置、一字型布置以及S型布置.针对不同的布置方案,应用计算流体力学软件scSTREAM提供的RNG k-ε湍流模型,开展污染物大气扩散模拟分析.对于单一冷却塔布置,在释放点与冷却塔之间的距离段内,其污染物分布为标准的高斯分布,同时其浓度也高出其他3种布置方案...     

高层建筑火灾时烟气温度扩散的数值模拟

分析了高层建筑火灾期间疏散通道内烟气温度场分布的变化规律.通过建立热平衡差分方程,分析烟气与建筑物墙体的传热过程;建立烟气与空气混合的数学模型,分析烟气在高层建筑横向通道内的扩散过程.通过算例分析了烟气温度与扩散时间和疏散通道长度的变化规律,在烟气扩散过程中烟气温度变化受火源烟气发生量的影响较大,而受建筑墙体与烟气热交换的影响较小.     

A study on the characterization of smoke movement in shafts with different fire source positions

In this study, experimental and numerical simulation methods were combined to simulate the changing course of the temperature and velocity fields in nine different fire scenes. The characteristics of smoke movement in shafts with different fire source position factors （h/H） were quantitatively investigated, and the non-dimensional fitting function between the fire source position factors and the maximum temperature was deduced. The results showed that the location of the neutral plane moved upward as the fire source rose, and all the generated smoke spread to the upper areas; however, there was barely any smoke in the lower areas. The maximum temperature was inversely proportional to the fire source position factor; the higher the source position is, i.e. the higher the ra- tio factor is, the lower the maximum temperature is in the shaft. The experimental verification of the fire dynamics simulator （FDS） showed good results.     

双温冷源空调系统中高温冷源温度设定值研究

以广州某办公建筑为研究对象,运用dest模拟软件对该建筑的空调开启时间进行建筑逐时冷负荷模拟。以该逐时冷负荷为基础,分别计算冷水机组、水泵、风机在部分负荷率下的能耗,以及空调开启时间的全部能耗。综合三者能耗量,得到空调开启时间的总能耗变化趋势,最终得出最优化的高温冷源的节能温度。     

基于烟气扩散特征的林区隧道火灾人群疏散模型

目的 为保障林区隧道运营安全,提高应急疏散效率,优化林区隧道的人群疏散策略和相关配套设施,提出一种基于烟气扩散特征的林区隧道人群疏散模型。方法 建立了以范围和频率为特征的烟气扩散模型,主要应用元胞自动机中的地板场模型为基本框架,引入消光系数来反映烟气扩散对距离感知的影响,使用烟气场强来描述人群的应急疏散行为。结果 相对于传统的疏散模型,改进的疏散模型适用于林区隧道的烟气环境仿真,引入消光系数后,行人的平均疏散步长增加了71 s,且消光系数值越大,疏散时间越长;当经过100 s的时间烟气扩散频率达到6元胞/s时,才能对疏散产生一定的影响。结论 所提出的疏散模型可应用于林区隧道内发光标志等安全设施的设置,对避免人员伤亡和保护林区及其相关附属设施具有重要意义。     

着火列车在隧道内行驶的烟气温度特性研究

地铁隧道火灾中,以列车着火的可能性较大,着火后的应急处置办法是尽量带火运行到前方车站.依据1/8缩尺模型实验结果,利用计算流体力学STAR-CD软件的动网格功能,通过求解N-S方程,对列车着火后继续向前行驶的过程中的流场特性进行了研究,分析了不同列车行驶速度和火源热释放速率对隧道内温度分布的影响,得到列车携带火源在隧道内行驶时烟气温度的分布规律和列车行驶速度对烟气温度场特性的影响.结果表明:在着火列车继续向前行驶的过程中,隧道顶棚处温度最高,沿隧道高度向下逐渐降低,且烟气没有扩散至隧道高度2 m以下的范围;列车行驶速度越大,隧道两侧的烟气扩散的速度越快,蔓延的范围也越大;若车内的人员保持在1.375 m高度以下,可以保证生命安全.研究结果对于地铁列车着火后继续在隧道中行驶时的安全研究具有一定的参考作用.     

一种实时模拟烟雾的新方法

烟雾具有高细节、快速变化和湍流的特点,而传统的烟雾模拟方法都是通过提高网格精度的方法表现烟雾细节,耗费了大量的计算时间。本文提出了一种全新的粒子系统与物理模型相结合的方法,在不影响实时性的前提下生成了逼真的烟雾细节。首先用低精度粒子系统描述烟雾的大致运动轨迹,然后将三维空间中的烟雾粒子投射到平行于视平面的一系列二维平面上,利用二维平面上MacCormack方法求解欧拉方程对流项的快速性,实时地再现了高精度烟雾细节。实验证明,该方法在视觉真实感和实时性方面都取得了令人满意的结果。     

基于带状热源的摆动焊接温度场数值模拟

在高斯热源的基础上,推导出模拟电弧摆动的带状热源模型,并基于该热源模型,以20.钢平板对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对其摆动焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各节点的焊接热循环曲线.模拟结果表明:摆动焊接过程中,当热源接近时,焊缝附近节点的温度瞬时上升至1000℃以上,热源经过后,温度又降至200℃以下;与焊接方向垂直截面处节点的最高温度值随节点远离焊缝中心而逐渐降低;焊缝附近节点温度为200℃以下时,升温速度平缓,200℃以上则升温速度明显增大;摆动焊接过程中,焊件上形成宽而短的近似于圆形的熔池.     

高层旅馆建筑火灾烟气扩散规律探讨

分析得出火灾产生烟气的速率较关闭门窗的渗漏空气量大得多 ;分析了影响火灾烟气扩散的各种压力作用机理 ,特别提出了燃烧过程好象一台不断运转的小型“风机” ,燃烧过程产生的浮力和膨胀力为高温烟气沿顶棚扩散、沿外窗外逸提供动力 ,并指出火风压不能简单的用空气柱重量差计算 ;利用流体力学能量方程理论 ,分析了 5种情况火灾房间的压力变化和火灾烟气泄出的情形 ;得出了火灾烟气可能出现的扩散形式 .图 4,表 3,参 8     

中庭类建筑火灾烟气流动的数值模拟

火灾场景烟气流动与控制数值模拟是性能化消防设计的关键。借助Fluent软件,考虑烟气产生量、烟气排放量两因素,设计两种中庭类建筑火灾场景,并建立数值模型。模型边界条件为:环境温度20℃,排烟口速度分别为15.741、11.111 m/s,补风口速度1.107 m/s。模拟结果表明:在火灾发生300、900 s时,两种场景在6 m处的温度场小于60℃,CO质量分数小于0.15%;900 s时烟层沉降高度分别为14.0和11.5 m,三者均符合性能化评定标准。该研究对中庭烟气控制系统的工程设计具有实用价值。