安全工程专业研究生“导学-研学-自学”学术素养提升路径体系探讨

随着研究生招生规模的不断扩大,研究生学术素养水平愈加受到社会关注。本文主要探讨当下研究生的培养现状以及提升路径,并将其与安全工程专业相结合,从学校院系、研究课题组、学生个人三个方面进行分析与讨论,探讨出一套由导师引导、课题组研讨、学生自主学习的“导学—研学—自学”链式学术素养和能力提升路径体系,提高学生的实验动手、阅读写作、探索创新等能力,为学生培养提供一条可行思路。

漏风影响下集中排烟系统排烟量富裕系数选取研究

为了研究漏风影响下的集中排烟系统排烟量富裕系数,建立了集中排烟系统风压及风量解算模型,通过与全尺寸试验数据对比,验证了该模型的准确性。并依据该模型,分析了集中排烟系统在不同设计热释放速率、隧道长度、排烟阀间距及排烟阀面积下的排烟道内风压及风量分布,研究了各参数下的排烟量富裕系数。结果表明:随着热释放速率的增大,排烟系统设计排烟量逐渐增大,但排烟量富裕系数与热释放速率无明显关联。对于使用高密闭排烟阀的情况,当隧道长度在10 km以内时,满足排烟需求的排烟量富裕系数均在10%以下;对于使用普通排烟阀的情况,无论是特长隧道还是超长隧道,排烟量富裕系数几乎都在20%以上,当隧道长度超过9 km时,排烟量富裕系数甚至能超过100%。随着排烟阀间距的增大,排烟风机的风量富裕系数和排烟系统的设计排烟量均表现出递减趋势。随着排烟阀面积增大,设计排烟量逐渐增大,排烟量富裕系数也有相似的趋势,尤其是普通排烟阀更为明显。因此,在满足排烟要求的前提下,提高排烟阀质量、扩大排烟阀间距和缩小排烟阀面积,可以起到降低排烟量富裕系数的效果。

我国多种形式消防队伍现状研究

通过分析我国多种形式消防队伍的发展现状，综合对比国内外多种形式消防队伍的发展状况，对当前我国多种形式消防队伍的现状及存在问题进行调查研究，并针对存在的问题提出了改善对策。

气象要素与潜在林火风险关联性研究

为探究川西南地区复杂气候与森林火灾之间的关联性,以四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县(以下简称“四川省凉山州木里县”)为例,通过局部规模的气象异常值变化,分析了各气象要素与森林火灾的潜在联系性。再通过FWI与FFDI,分析木里县历史火险变化,验证了其与木里县森林火灾的关联性。结果表明:森林火灾发生前后气压、气温、湿度、风速、蒸发量出现不同周期的连续增加(或衰减)。同时,木里县森林火险指数FWI与FFDI呈现出年际震荡且逐渐增大的趋势,且木里县林火频数与FWI的年均相关系数(46.9%)、月均相关系数(80.7%)均大于FFDI(年相关系数38.7%、月相关系数53.1%)。此外,林火风险值出现极端异常还与同期(或同年)发生的气候事件密切相关。因此,气候异常事件所导致的持续高温、低湿、多风的气象条件是森林火险等级快速升高或重大森林火灾事故的本质原因之一。

卷吸限制与火焰融合对U型外立面保温材料火蔓延的影响

本文从火蔓延速率、温度及热流3个方面,研究了U型结构侧向和底部空气卷吸限制以及火焰相互作用对U型结构外立面保温材料顺流火蔓延行为特性的影响.研究发现:侧向空气卷吸限制增大了火蔓延速率、温升和热流;底部空气卷吸限制整体上减小了火蔓延速率、增大了温升和热流;背墙火焰与边墙火焰的相互作用增大了火蔓延速率、温升和热流.

出口风速对防烟空气幕防烟效果影响的数值模拟

本文利用火灾模拟软件FDS,以四川消防研究所高层实验塔二层为原型,建立模型研究了防烟空气幕防烟空气幕出口风速对高层建筑前室烟气运动的影响,试验中在前室内设置18个测点,测定前室内的温度、CO浓度及能见度变化情况,试验结果表明:当风速<1m/s时,前室内各测点处各参数变化情况与无风幕时基本相同,防烟效果不明显,风速>2.5m/s时,随着出口风速的增加,前室内各测点处温度、CO浓度降低,能见度增加,烟气蔓延途径由前室上部逐渐变为前室下部,且前室门处0.2m、1.25m高度处测点处各参数值瞬间波动很大,综合考虑防烟的有效性及经济性,认为防烟空气幕的最佳运行风速应为2.5m/s～3.5m/s。

受限空间水幕隔热阻烟性能的试验研究

为了研究消防水幕衰减火灾热辐射和阻隔火灾烟气蔓延的隔热阻烟特性,基于搭建的3 m×3 m×2.5 m(长×宽×高)小尺寸试验平台,开展大量实体火灾试验,研究水幕作用下空间温度分布特性以及烟气运动规律,并重点分析了喷头压力和喷头类型2种参数对水幕隔热阻烟性能的影响。结果表明:实施水幕分隔对火灾上层高温烟气具有明显的降温作用;实施水幕能够有效阻止火灾烟气的前期扩散;喷头压力越大,水幕的隔热效率越高,当喷头压力增大至0.6 MPa时,水幕的隔热效率可达70%以上;使用ZSTWC撞击式水雾喷头比ZSTM-AT式扇形水幕喷头更有利于形成均匀分布的水幕断面。

出口角度对防烟空气幕防烟效果影响的数值模拟

利用火灾动力学模拟软件FDS,以四川消防研究所高层实验塔二层为原型,模拟在不同防烟空气幕出口角度情况下高层建筑前室烟气运动情况,获得在其他条件不变情况下,空气幕运行时的最佳出口角度。试验结果表明:空气幕角度为5°及20°时,模拟试验后期烟气基本突破了空气幕蔓延至前室内,而当出口角度为10°和15°时防烟效果较好,且15°时防烟效果优于10°,故推荐空气幕运行时的最佳出口角度为15°。

水雾作用下隧道火灾竖向温度分布试验研究

为探明水雾作用下隧道火灾竖向温度分布,防止人员高温伤害,基于Froude准则,搭建比例为1∶10的大型水下隧道水雾灭火-排烟-供风协同作用试验平台,采用模型试验方法研究水雾灭火特性及其作用下的隧道竖向温度分布。研究结果表明:随着水雾喷嘴压力的增高,火灾燃烧时间缩短,在超过某一压力时将实现短时灭火;隧道火灾竖向温度分布受高温烟气、水雾冷却等作用的影响,竖向温度从上至下先显著降低,后相对稳定,在水雾作用下其温度衰减范围更广。水雾能降低隧道上部空间的竖向温度和温度梯度,但对下部的较低温度作用有限。

防烟空气幕防烟有效性模拟实验研究

利用火灾模拟软件FDS,以四川消防研究所高层实验塔二层为原型建立模型,对防烟空气幕的防烟有效性进行研究。本次实验在前室内设置测点,测定前室内的温度及CO浓度。实验结果表明:在未设置防烟空气幕时,前室内1.25m高度以上的测点温度稳定后均在35～45℃之间,CO浓度最大达到180ppm;在设置风幕后,前室内1.25m高度以上的测点温度稳定后在20～30℃之间,CO浓度最大为75.7ppm。因此,防烟空气幕能有效的减少烟气的进入量,降低进入前室的烟气的温度及有害气体浓度,为人员的安全疏散赢得时间。

公路隧道火灾烟气层高度判定方法

浮力频率法、N百分比法、积分比法为常用的3种判断隧道火灾烟气层底部高度的方法,这3种判断方法计算结果与视觉观察结果通常存在偏差,为研究偏差程度及原因,基于火灾动力学模拟软件(FDS)建立长隧道模型,设定6种火源功率,通过竖向能见度分布验证现存判断方法与视觉结果的偏差程度,提出能见度突变法。结果表明:4种方法计算得出隧道火灾烟气层底部高度结果与视觉观察结果的偏差顺序为(按差值占隧道高度比例排序):能见度突变法(1.63%)<浮力频率法(4.88%)<N百分比法(N=30,7.88%)<积分比法(8.50%);积分比法和浮力频率法结果大于视觉结果;隧道竖向能见度值随高度增加先保持恒定,后突变迅速下降,且HRR越大,下降越快,能见度值越低。

单纯烟囱效应作用下竖井结构内火灾烟气运动规律研究

采用现场实验、理论分析及场模拟相结合的研究方法,通过设置六种不同场景,分别测试了不同时间不同竖井高度处的温度及压差变化过程,最终定量总结了单纯烟囱效应作用下竖井结构内的烟气运动规律,为高层建筑实际防火设计及人员疏散提供理论基础和实践指导依据。

室外风作用下竖井结构内火灾烟气运动规律研究

室外风是影响高层(超高层)建筑火灾蔓延的主要因素。通过数值模拟六个不同火灾场景温度场、能见度及CO浓度场变化过程,定量总结了不同风向、风速条件下侧向全开竖井结构内烟气运动规律。模拟结果发现,迎面风作用下,竖井内会产生较高滞止压力,中性面位置上升,上部烟气加速向竖井下部蔓延,下部烟气通过开口排出;背面风作用下,中性面位置下降,竖井顶部、侧面及开口面会形成空气动力阴影区且呈负压,火灾烟气从开口向外蔓延;侧向风作用下,竖井开口产生切向力封闭作用,火灾烟气主要在竖井结构内蔓延。一定速度室外风能够较强改变竖井内烟气蔓延规律,建议在进行高层(超高层)建筑设计时,参考当地常年主导风向进行外窗位置设计。

典型竖井结构中毒性烟气运动过程的实验及数值模拟

研究竖井结构内有毒烟气的运动规律的特点,对于发展烟气控制技术,制定合理的人员安全疏散预案具有重要意义。通过高层竖井小尺寸实验,较为全面系统地研究了典型竖井结构内CO浓度场分布以及迁移运动规律。发现相同实验条件下,竖井内CO浓度变化过程随着竖井结构的不同而不同。同时结合FDS模拟及数值分析,讨论了竖井结构形式对毒性烟气迁移的影响。

基于GPS技术的建筑火灾人员疏散研究

以学生宿舍楼内人员疏散为研究对象,应用EVACNET4软件和SWJTU/FPE开发的精细网格人员疏散模型对所选建筑物结构进行模化,并预测各种使用状态和各种火灾条件下人员疏散的时间;利用SWJTU/FPE试验室新开发的基于GPS的人员疏散轨迹测试平台,设定3~5种火灾场景,并实际测定各种火灾场景下人员疏散的实际时间;将模拟预测的人员疏散时间和试验测试的人员疏散时间进行对比分析研究,分析比较得出GPS技术在建筑火灾人员疏散研究中应用的准确性和可行性。

悬挂式干粉灭火装置的特性

提出了贮压和非贮压悬挂式干粉灭火装置的结构及性能对比,分析贮压和非贮压悬挂式干粉灭火装置各具有的结构、原理及特性。从灭火性能、可靠性、适用性等方面分析了两种不同类型装置的性能比较和技术改进,得到了两种不同类型灭火装置的适用场所及优缺点,为在不同的场所正确应用这两类灭火装置提供了依据,为这两类灭火装置的发展提供了技术支持。

La_(2)O_(3)和CeO_(2)对高效厌氧生物反应器运行性能的影响

轻稀土氧化物La_(2)O_(3)和CeO_(2)具有特殊催化性能,可用作生物促进剂。通过提升厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的容积负荷,研究La_(2)O_(3)和CeO_(2)对EGSB反应器的处理效能、稳定性及对厌氧颗粒污泥理化特性的影响。结果表明,容积负荷为12.73 kg/(m3?d)时,添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)后的反应器相较于对照反应器,平均化学需氧量(COD)去除率分别提高7%和11%,对照反应器(RⅠ)、添加La_(2)O_(3)反应器(RⅡ)、添加CeO_(2)反应器(RⅢ)的COD平均去除率分别为86%、93%和97%。添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)降低了进水COD质量浓度对EGSB反应器出水pH值变化的灵敏度,增强了运行稳定性。经过126 d运行,RI的pH灵敏度比上升33%,而RⅡ和RⅢ分别下降了69%和67%,添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)可降低反应器pH灵敏度比,维持反应器稳定性。添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)后,EGSB反应器内厌氧颗粒污泥的沉降速率升高,接种污泥、RⅠ、RⅡ和RⅢ的平均沉降速率分别为31.32 m/h、54.96 m/h、72.69 m/h和95.12 m/h,RⅢ和RⅡ较RⅠ的沉降速率分别提高了73%和32%。通过电镜观察厌氧颗粒污泥表面微观结构发现,La_(2)O_(3)和CeO_(2)促进了胞外多聚物(EPS)分泌,可强化微生物细胞之间的黏附,进而增加了颗粒污泥的密度和粒径,增强厌氧颗粒污泥的沉降性能。

某影院疏散出口优化分析

以位于高层建筑五层的某影院为例,应用EVAC-NET4,模拟建筑内人员疏散情况。该影院分两个防火分区,共5个放映厅,5部疏散楼梯。EVACNET4将人群走动模拟为水管网内的水流动。按三种设计方案进行模拟。即方案Ⅰ按原结构,方案Ⅱ改变放映厅出口布置,方案Ⅲ增加2部楼梯的宽度。结果:①改变放映厅出口布置不影响整个影院的疏散总时间;②人员堵塞主要发生在前室和楼梯间;③增加楼梯宽度有利于人员安全疏散。建议:在设计时,前室通向楼梯的门的宽度需大于楼梯的宽度。

储油罐可燃气体泄漏扩散行为研究

设定不同的环境条件,通过数值模拟研究不同油罐结构内不同油品类型的可燃气体扩散规律。结果表明,轻质油在固定顶罐和外浮顶罐中的最大泄漏量分别达到重质油的65.8倍和48.2倍。对于轻质油,固定顶罐的泄漏性远大于浮顶罐结构,与固定顶罐相比,内浮顶罐和外浮顶罐的泄漏量分别减少约98%和35%;三种油罐结构对于重质油的存放安全性均相对较高。温度越高,可燃气体扩散得越快,0,20,40℃的可燃气体泄漏量与-20℃相比分别增加10%、23%、28%。环境风影响可燃气体挥发和被稀释的速度,风速越大,作用越明显,且正向风对可燃气体挥发和稀释的促进效果最强。

高层建筑火灾温度场分布及失稳特性数值模拟研究

高层建筑火灾已经成为威胁城市公众安全和社会发展的主要灾害之一,且随着楼龄的增加,高层建筑发生火灾坍塌的风险在逐年增加。为了探究高层建筑火灾发生后的温度场的分布及失稳坍塌情况,文章综合利用FDS软件和PFC^(3D)软件模拟不同楼层着火后,楼梯间、火源楼层等重要位置纵向和横向温度变化以及高层建筑整体失稳坍塌过程,为高层建筑防火设防和消防救援提供理论依据和数据支撑。研究结果表明,在水平方向上,高温区域首先出现在着火房间,随后稳定在楼梯间附近;并在楼梯间竖向方向上形成高温场。当火灾发生在低楼层,温度达到800℃后,钢筋混凝土的强度基本为零,着火房间承重柱上方部分首先被破坏,着火房间及其上方的所有楼层迅速开始坍塌,承重柱严重倾斜;当火灾发生在中间楼层,温度达到800℃后,着火房间承重柱上、下部分同时发生破坏,上方楼层迅速坍塌,下方楼层也因上方构件坠落而被压塌,建筑发生火灾一侧的外墙产生明显倾斜;当火灾发生在高楼层,温度达到800℃后,火灾对着火层上方楼层破坏较大,对下方楼层的影响相对较小。