纵向风条件下障碍物对矿井巷道火灾烟气流动的影响

为了研究障碍物对矿井巷道火灾烟气流动的影响,采用火灾模拟软件FDS考察了离火源不同位置的障碍物对巷道火灾烟气流动和温度场的影响。结果表明:与空旷巷道相比,有障碍物存在的巷道烟气逆流的距离增加,障碍物位于火源上游离火源的距离越近,烟气逆流的距离越远;障碍物处于火源上游,热烟气会在障碍物与火源之间聚集,随着障碍物与火源之间距离增加,热烟气沉积的距离随之增加;有障碍物存在的巷道,高温区分布在火源与障碍物之间,巷道顶棚处烟气的温度高于空旷巷道。     

线火源与点火源在巷道火灾中烟流特性对比

为揭示井下线火源与点火源诱导火灾的不同,达到有针对性的进行矿井火灾防治,依据两种火源类型的燃烧特性,应用火灾动力学模拟软件FDS,建立了符合井下火灾燃烧特点的矿井平巷火灾模型,模拟对比分析了两类火源在相同火灾场景下烟气运动过程、速度分布及温度衰减规律.研究结果表明:在1.2 m/s风速条件下,线火源在顶棚射流过程中烟气的水平运动速度大于点火源,烟流逆流长度较长;巷道中截面火源附近速度最大,可达3.5 m/s,由于节流作用和输送机的遮挡,上风向顶板附近及输送机后部风速减小.顶板最高温度随火源距离的增大出现衰减,且线火源的衰减速度小于点火源,竖向温度由巷道顶板向底板方向递减.因此,线火源的火灾危害性更大,在火灾防治中应该给予更高的关注.     

导热和绝热隧道顶棚近壁面火灾烟气层特性

隧道围岩的导热是影响隧道火灾燃烧特性但常常受到忽视的重要因素之一.为研究隧道导热条件对隧道顶棚近壁面区域内火灾烟气蔓延过程的影响,采用数值模拟与全尺寸模型实验相结合的方法,分析了顶棚导热和绝热两种条件下顶棚近壁面区域竖直方向上的温度分布和烟气层特性.结果表明:顶棚强对流烟气沿隧道纵向蔓延时,导热条件下火源下游100 m...     

助燃剂对木垛火燃烧特性影响研究

采用木垛火作为火源,比较添加与未添加助燃剂两种情况下其燃烧特性,研究助燃剂对可燃物燃烧 特性的影响。实验在符合ISO９７０５标准的ISO ROOM装置中进行,测量包括热释放速率、质量损失速率、房间内 温度场、烟气中组分的质量分数等多个物性参数。同时对该过程进行了计算机数值模拟,其结果与实验结果符 合较好。     

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.     

基于元胞自动机的井巷火灾仿真

提出了一种基于元胞自动机的井巷火灾可视化仿真方法.在矿井巷道可视化的基础上,通过对火灾元胞进行表征,综合考虑可燃物类型与投放密度、井巷通风、井巷坡度等因素对井巷火源引燃效果的影响及双扩散作用、井巷通风、浮力作用和节流作用等因素对火灾烟气蔓延效果的影响,采用概率函数进行元胞自动机建模,构建了表达元胞温度的井巷火源燃烧模型和表达元胞浓度的井巷火灾烟气蔓延模型.基于火源元胞燃烧演化规则和烟气元胞蔓延演化规则,通过可视化手段展示了井巷火灾火源燃烧和有害气体浓度的时空发展变化.同时以矿山实际数据进行检验,说明了基于元胞自动机的井巷火灾仿真的可行性与有效性.     

衰减火源条件下喷淋烟气沉降特性模拟研究

改变流量建立喷淋模型,利用Tamanini公式对火源功率进行修正,通过数值模拟,研究了不同流量时,喷淋作用区火源功率及烟气层高度的变化情况.进而分析了水喷淋与火源功率衰减耦合作用对烟气沉降特性的影响.同时,对不同的火源条件,比较烟气层高度随时间的变化,探讨了引起烟气沉降的主导因素.结果表明,增加喷淋流量,火源功率衰减幅度减小,喷淋对烟气层的沉降效应增强,烟气沉降区扩大,烟气层高度降低.烟气沉降是喷淋沉降效应和浮力效应协同作用的结果,沉降出现后,烟气层高度随火源功率衰减而降低.     

横纵向尺度对圆柱形密闭空间火烟流影响分析

 分析了圆柱形密闭空间内火驱动烟气流动的几何特征。由于顶蓬的拱形形状限制,烟流既沿着顶蓬倾斜向下运动,还将向火区中心水平流动,使得火区上方的烟气沉降速度要较两侧明显加快。采用大涡模拟和混合分数方法,对圆形横截面密闭空间火灾进行数值分析,计算结果验证了圆柱形密闭空间内烟流的几何预测。通过对横向尺寸为6.4m,纵向尺度分别为6m、9m、12m的圆柱形空间火灾烟气温度分布比较,表明随着纵向尺度的增加,受限空间内顶蓬下2cm和顶蓬下D/4处温度值显著下降,且延迟了顶蓬处达到温度最大值的时间。通过对纵向尺度为12m,横向尺度分别为3.2m、6.4m、9.2m的圆柱形空间温度分布比较,表明随着横向尺度的增加,顶棚下2cm和顶蓬下D/4处温度温度同样明显下降,并当横截面尺度为3.2m时,使得受限空间内氧气含量不足,约 160s时火源停止了燃烧。横截面尺度的缩小将限制火源的持续燃烧,使火源热释放速率迅速下降,显著降低火场的危害性。     

直线运动下移动火源燃烧实验和数值模拟

为了研究直线运动下移动火源的燃烧特性,对风洞中做直线运动的蜡烛火焰在不同工况下的燃烧进行了实验,并运用Fluent软件进行数值模拟对比分析.研究结果表明:当移动火源与空气的相对速度为0.44 m/s时,风作用和车作用2种不同情况下火焰都向同一个方向偏转,但火焰形态差异较大,前者火焰短而宽,后者火焰细而长,且后者燃烧温度更高.绝对静止燃烧和相对静止燃烧时,前者火焰呈左右对称图形,后者火焰向火源运动的反方向偏转,后者燃烧温度更高.因此,移动火源与静止火源燃烧有区别,不能利用相对运动的概念来分析移动火源燃烧.     

城市公路隧道近火源区质量卷吸速率研究

质量卷吸速率是火灾烟气防控时不可忽视的关键因素.以全尺寸的城市公路隧道为研究对象,采用量纲分析和数值模拟的方法,探究了火源功率、有效顶棚高度、火源横向位置、隧道宽度对烟气质量卷吸速率的影响.通过对前人所提出的卷吸模型适用性分析和20组模拟工况下卷吸速率变化规律的研究,结果表明:对于具有不同卷吸机理的大、小火源功率的隧道火灾,前人提出的Ⅱ、Ⅲ阶段的卷吸模型具有一定局限性;采用集气罩法测定了火源近场区质量卷吸速率,并用离散化方法对阶段Ⅱ、Ⅲ截面质量流率进行计算,提高了结果的准确性;基于量纲分析的方法构建了火源功率、隧道宽度、火源位置、有效顶棚高度等重要因素间的无量纲烟气卷吸模型,结合数值模拟并对数据拟合得到了Ⅱ、Ⅲ阶段烟气质量卷吸速率的定量关系式.