大空间内着火位置对火灾增长的影响

以大空间展厅为例,利用火源辐射模型和烟气辐射模型并结合CFAST6.0区域模拟软件的计算结果,对比分析了大空间内不同着火位置下火灾增长的情况。研究结果表明仅考虑火源热辐射的情况下,展厅内着火位置越处于左右中间对称处,其火灾增长越快,热释放速率峰值也越大,达到热释放速率峰值的时间和火灾的持续时间越短,处于展厅中心位置时所有值达峰值。对火源热辐射和烟气辐射综合考虑时,到达热释放速率峰值时间与火灾持续时间的规律同仅考虑火源辐射模型时一致,但热释放速率峰值均有不同程度的提高。     

城市地下长直隧道火灾近火源区长度确定

以城市地下长直交通隧道为研究对象,利用大涡模拟手段计算与火灾烟气扩散有关的近火源区长度,而该长度值是场—网复合模拟方法研究隧道火灾的关键因素。分别考虑了隧道断面尺寸、火源功率、火源热释放效率变化曲线对近火源区长度的影响。通过计算三种不同隧道尺寸和功率的工况下隧道截面的温差值以及温差变化率来确定烟气扩散的充分发展区域,从而确定近火源区长度,研究表明:对于30 MW范围内的t2超快速火,火源下游120 m距离即近火源区长度为240 m,烟气流动均已充分发展。近火源区长度值受隧道尺寸和火源功率的影响不大;对比Carvel提出火灾发展两阶段模型和t2超快速火模型的分析结果,火源发展规律是影响近火源区长度值的一个重要因素。     

隧道内纵向风速对火源上方烟气温度影响的试验

在我国西南某省公路隧道内进行了全尺寸火灾模拟试验,对不同纵向风速、不同火源功率下火源上方典型位置的烟气温度值进行了测量和分析,并对测得的典型结果与理论计算值进行对比.结果表明：试验测得的火源上方最高温升值与理论计算值符合得非常好,该理论计算方法可以用于今后的工程计算之中;另外在隧道内纵向风速较大时,火羽流将产生很大倾斜,导致火源上方顶棚附近的烟气温升不大,单纯采用缆式线型感温火灾探测的方式无法对早期隧道火灾进行报警,应该增加基于其他火灾特征量的火灾探测装置.     

室内火灾烟气层高度的理论与模拟研究

通过对室内火灾中烟气层质量守恒方程的求解,得出了烟气层稳定高度的数学表达式,分析了影响烟气层下降速度和稳定高度的因素,并运用CFAST区域模型进行了数值模拟。结果表明,室内火灾烟气层下降到一定高度将达到稳定,下降速度和稳定高度与火源大小、房间几何尺寸等因素有关;火源功率越大、房间面积越小、通风口越小,烟气层下降速度越快;房间面积和房间高度越大、通风口越小,烟气层的稳定高度越小,改变火源如果引起烟气净累积量增加则稳定高度减小,反之,稳定高度将增大。     

顶部多点竖向排烟下地铁隧道烟气控制研究

通过在某带有独立通风隧道的地铁区间隧道开展0.25～1.25 MW规模的现场火灾实验,对烟气温度分布进行分析,利用火灾动力学模拟工具(fire dynamics simulator, FDS)建立对应实际尺寸的数值模拟隧道模型,展开抑制下游烟气蔓延的通风隧道临界排风量以及排烟效率的研究。对于横向水平中心线温度,火源相对于排烟口的位置对火源附近温度升高区域的范围基本无影响。在地铁隧道内设置进风量可抑制烟气逆流,但同时会造成下游烟气失稳,排烟口无法完全排出高温烟气。对于在不同排风量及火源功率(heat release rate, HRR)的情况下,排烟效率先增大后保持不变;当排风量达到一定值,即等于临界排风量时,排烟口能够完全排出高温烟气,排烟口排烟效率为1,临界值与HRR相关。计算出临界Fr约2.7,略高于此前的研究。得到HRR的经验公式,排烟效率与无量纲HRR和无量纲风速的相关性呈现分段函数关系。     

耦合风扰作用下火源热烟羽受限扩散规律实验研究

通过分析庚烷油池火燃烧反应及燃烧参数,提出一个半经验模型用来预测20MW火灾强度对应隧道火源燃烧参数.针对3个风口非对称布置在火源两侧的特殊情况,根据密度修正弗诺德准则搭建1/14缩尺模型试验,以电加热空气模拟火源热烟羽.针对不同纵向风速、排烟量组合,详细测量隧道内温度场分布.试验结果表明,热烟气扩散受到两者的耦合影响,上游无风环境以及临界风速送风情况,均不能达到理想的控制效果.CFD数值模拟与试验结果相比,具有较好的一致性,可进一步拓展试验结果的参考范围.     

LPG储罐泄漏喷射火灾过程模拟

喷射火灾是指由具有一定压力的单相或两相可燃介质从有限大小的出口泄漏,遇到火源而引起的火灾.液化石油气(LPG)储罐由于化学、机械或热冲击等不同原因发生泄漏时,储罐内气液两相介质在巨大的压差下从泄漏口喷出,遇到火源即形成喷射火灾,极易造成严重的危害后果.运用FDS软件,模拟了有风和无风条件下LPG储罐连续泄漏造成的喷射火灾情况,得到了火焰的热辐射变化规律和火焰发生发展情况.模拟结果表明,对于所研究的特定情况,为了避免人员伤亡和设备损坏,安全半径至少应设置在距离火焰中心25m以外.这一结果与文献中采用点火源模型预测的结果吻合良好,表明所建模型是可行的.     

火灾后混凝土桥梁结构安全初步评估方法

针对目前火灾后桥梁结构的安全评定尚无可依据的标准和规范的现状。为了建立火灾后桥梁结构安全的初步评估方法，基于流体动力学软件FDS,研究分析不同火源面积和梁底距燃烧物高度对于梁底温度场的影响。结果表明：(1)不同的梁底距燃烧物高度下，当火源面积超出其临界面积后，中心测点的温度与火源面积大小无关；(2)由于大气环境中燃烧火焰的自身构造使得梁底最高温度与桥下火源各层焰火的燃烧高度有关，因此不同火源面积下的梁底距燃烧物高度与梁底最高温度变化趋势并不统一；(3)受火梁底的低、中、高温度区域的面积占比可偏安全地划分为55%、30%和15%。最后，以某实际受火预应力混凝土桥梁的灾后现场检测结果与本文的评估结果进行对比，验证本文提出火灾后桥梁结构安全初步评估方法的有效性。     

基于不规则顶棚假设的顶部开口舱室烟气填充时间预测模型

基于不规则顶棚假设,建立了一种适用于顶部开口舱室火灾烟气填充时间的预测模型.通过与3.0m(长)×3.0m(宽)×1.95m(高)顶部开口舱室油池火实验进行对比,考察了火源直径为0.10,0.14,0.20和0.30m,顶部开口面积为0.01,0.04,0.09,0.14,0.25和0.32m2情况下模型预测结果与实验测量结果(测温法和消光法)间的相似关系.结果表明,模型预测结果与实验测量结果表现出良好的一致性.     

熔盐的内压与正负离子间距

液体内压的对应状态模型亦适用于熔融碱金属卤化物，模型中的特性常数ｂ正比于晶体中正、负离子间距，这使该模型能够预测熔融碱金属卤化物的内压，预测结果与实验值基本一致。     

考虑流固耦合作用的气膜建筑力学性能分析

本文以气承式半圆柱形气膜结构为研究对象,通过数值计算分析的手段,研究了气膜结构在风场流固耦合作用下的影响。其中,选用基于雷诺平均法的RNG k-ε 两方程涡粘模型进行风场模拟,采用弱流固耦合分析方法模拟流固耦合风荷载效应。根据0°和30°两种风向角度,在风荷载对结构的静力工况和考虑流固耦合作用工况下,讨论研究对象处于12m/s、15m/s、18m/s不同外界风速及200Pa、230Pa、260Pa不同空气内压条件下的应力值和位移值,分析气膜结构的流固耦合效应的作用机制和影响系数。结果表明,考虑流固耦合时,气膜的位移和应力最大值要高于静力工况,得到结构流固耦合作用相比于静力工况对气膜位移、应力数值的放大系数;且流固耦合作用对气膜位移的影响系数均随内压和风速呈负相关性,而0°风向角时,应力影响系数随气膜内压与风速呈正相关性,30°风向角时,与之相反。     

SF6连续恒量释放法在矿井巷道漏风检测中的应用

 在矿井通风网络有较大漏风时,将形成结构复杂的通风网络,使采取通风系统的稳定性、可靠性受到一定程度的影响,若漏风通道连通火区,则可能带来极为严重的后果。运用SF₆连续恒量释放法,对北祖矿9211 风巷漏风情况进行测定,定性判断出有风流漏入9211 风巷。通过确定最短采样距离、采样时间及SF₆释放量等漏风测定参数,定量计算了漏入风量及漏风率的大小,结合SF₆气体浓度的变化,确定9211 风巷巷道内有两处漏风区域,进而为采取针对性的防治矿井漏风措施提供判断依据,同时为该矿火灾防治提供技术支持。     

汽车散热器空气流动阻力特性的数值计算研究

以获得散热器空气流动阻力、研究汽车发动机舱内流阻力为目的,针对常用的百叶窗汽车散热器,建立了空气流动数学模型,采用CFD方法对不同流速下的空气流动特性进行了数值计算,分析了空气流动阻力的组成,得出了阻力特性曲线．在此基础上,对该散热器的相似模型进行了阻力预测．计算结果表明：空气流动阻力的数值计算结果相对于实验结果的平均相对偏差为4．98％,其精度可满足工程的需要．计算分析结果为汽车设计初期发动机舱内流阻力特性预测提供了参考数据．     

等离子体低压电极孔对点火起爆的影响

针对以低温等离子体点火起爆的脉冲爆震发动机,研究放电区体积不变,低压电极孔对点火触发爆震发展过程的影响. 以丙烷为燃料,空气和纯氧为氧化剂,充分考虑其详细化学反应动力学机理,将低温等离子体放电区等效为高温高压火核,利用Fluent软件,对不同低压电极孔数和直径的5种点火器结构,进行点火起爆过程数值模拟. 结果显示,低压电极孔数多、直径大,初始阶段放电区压力和温度下降快;爆震管内轴向初始火焰体积随低压电极孔面积增大而减小、火焰传播速度变慢,爆震波峰值压力增加缓慢,DDT时间大幅增加;低压电极孔面积越小,越有利于触发爆震;对多循环工作的PDE,需合理设定低压电极孔数和直径,以获得良好的点火起爆特性.      

正压送风位置和风量对高层建筑火灾烟气控制的影响

正压送风控烟是高层建筑烟气控制的重要手段,目前消防队伍普遍配备移动排烟装备,但这类装备在高层建筑的应用尚未普及,有必要开展高层建筑正压送风控烟技战术的研究。本研究在1/4缩尺寸高层建筑正压送风控烟实验研究的基础上,进一步开展了数值模拟研究,重点关注正压送风位置和送风风量对高层建筑竖井烟气控制效果的影响。研究结果表明,从高层建筑火灾中着火层下部进行正压送风比上部更具优势,在着火层上方楼层送风时,由于烟囱效应的影响,需要更大的送风风量才能有效控制烟气,且当正压送风强度不足时,还会造成竖井内温度的显著上升,从而威胁到建筑内部人员的安全,着火层下方正压送风的最佳位置应根据通风情况综合确定。     

Numerical simulation and experimental study on the leakage of continuous rotary electro-hydraulic servo motor

In order to study the influence of inlet and outlet pressure difference and triangular buffer groove on the internal leakage of continuous rotary electro-hydraulic servo motor,the flow field model of motor with and without triangular groove is established respectively.The mesh model is divided.The pressure distribution of the internal flow field under different pressure difference is analyzed by Fluent.Then,the gap leakage under different pressure difference is calculated,and the leakage curve is obtained.Finally,continuous rotary electro-hydraulic servo motor experimental system is built to conduct the internal leakage test,and the leakage under different pressure difference is measured and compared with the simulation results.The results show that the occurrence of leakage in the motor can be reduced by setting the triangular buffer groove on the flow plate,the simulation and experimental results are consistent.It can be concluded that the larger the pressure difference between the inlet and the outlet of the motor,the larger the gap leakage.The research lays foundation for the application of continuous rotary electro-hydraulic servo motor.     

原位扩建既有隧道主洞与竖井交叉段扩建型式

为了深入探究原位扩建既有隧道主洞与竖井交叉段的最优扩建型式，依托南岭隧道原位扩建工程，针对竖井与隧道主洞交叉段的扩建过程建立三维有限元模型，并研究单侧扩建、双侧扩建型式下围岩变形及应力随开挖过程的变化规律.考虑竖井与隧道的空间位置关系，基于太沙基理论提出不同扩建型式的隧道围岩压力计算公式.结果表明:两种扩建型式下围岩的变形速率均在掌子面距竖井与隧道交叉断面1倍洞径以内时较大；单侧扩建使围岩应力释放不均并形成偏压效应，产生较双侧扩建更大的围岩应力；扩建型式的选择对围岩压力的分布影响较大，围岩级别在Ⅲ～Ⅴ级时，围岩压力计算值由大到小排序为双侧扩建＞太沙基理论＞单侧扩建.     

考虑环空液体热力学特征的持续环空带压预测模型研究

气井持续环空带压已成为影响井筒完整性重要原因。为此,基于传热学及流体力学相关理论,充分考虑温压耦合作用对环空液体热膨胀系数、压缩系数影响,建立了持续环空带压预测模型。基于塔里木盆地克深气田高压气井-A井现场实测数据进行了模型对比分析,并利用所建模型对A井进行了环空压力诊断及可调控因素分析。结果表明：所建立模型预测数据更具参考价值,模型平均精度达96.06%;A井环空压力稳定值为82.22 MPa,漏点最大流量为1 931.23 m³/d,环空压力恢复过程中环空气柱高度随时间增加呈先增大后减小趋势;预留一定环空气柱高度、压力及降低环空温度有利于降低环空压力恢复速度,气柱高度变化量与初始气柱高度及压力呈负相关,与初始环空温度呈正相关。所建模型可为现场气井持续环空带压预测、管理提供有效指导。     

送风量影响外源颗粒物室内扩散试验研究

为了研究送风量对外源颗粒物室内扩散的影响规律,在7.6 m×5.6 m×4.6 m(长×宽×高)的试验空间内,使用旋流施放装置向送风管道内施放示踪剂、控制送风量和采用立体多时段采样化学分析法,对不同送风条件下外源颗粒物室内扩散进行了试验研究。结果表明,外源有害颗粒物通过通风管路进入室内,送风量对外源颗粒物室内扩散有明显的影响,随送风量增大,室内悬浮颗粒物浓度相对均方差减小,平均浓度、危害面积以及危害体积呈现先增大后趋于稳定的趋势;颗粒物污染事故发生后,为减轻受影响建筑室内的危害程度,及时关闭送风是有效处置措施之一。     

高压燃料电池系统空气供应解耦控制器设计

利用高压空压机测试平台,通过相关技术辨识了高压燃料电池空气供应子系统的传递函数矩阵.基于前馈补偿解耦技术实现了空气流量和背压的相对独立控制.实验和仿真结果表明,该策略在较大范围内具有较好的鲁棒性.