微重力条件下气固两相界面耦合燃烧的数值模拟

在建立气固两相界面耦合燃烧计算模型的基础上，对微重力条件下火焰在固相可燃物表面的蔓延过程进行了三维非稳态数值模拟．考虑气相燃烧过程的同时，对固相可燃材料也用有限差分法研究其内部的传热和热解过程，给出了体现两相耦合作用的相界面处理方法．还研究了强迫流动对微重力火蔓延的影响．为了分析对比，进行了正常重力条件下的计算．数值模拟得了微重力燃烧的一些基本特点，结果令人满意．

微重力场中弱强迫流动作用下的固体表面火蔓延

本文研究了微重力条件下固体可燃物表面的火焰传播过程。建立了火蔓延的三维非稳态数学物理模型，给出了微重力条件下燃烧过程中固体可燃物气化表面耦合效应的数学处理。运用数值模拟的方法，探讨微重力条件下燃烧过程的物理机理。研究了弱强迫流动对固体表面火蔓延过程的影响，揭示了微重力场中弱强迫流动作用下出现逆风火焰比顺风火焰旺盛的独特现象，并与正常重力场的计算结果作了对比。

微重力下燃烧与航天舱内的防灭火技术

本文介绍了国际上微重力条件下燃烧科学的研究现状，论述了微重力条件下燃烧过程的基本特点及其火灾特性。在此基础上，对空间飞行器的防灭火技术进行了简单介绍和探讨，并着重阐述和介绍了国际上微重力条件下燃烧和灭火研究的内容及航天舱内采用阻燃气氛来抑制火灾发生的方法，并讨论了国际上空间飞行器内的火灾探测和扑救技术。

微重力燃烧及固体表面火蔓延的研究

本文对微重力条件下单滴燃烧和固体可燃物表面火焰传播过程的研究作了简要评述。微重力条件下单滴燃烧的研究对于认识燃烧过程的物理机理具有重要价值。对于微重力条件下固体可燃物表面的火焰传播过程，指出其主要物理机制是气化表面的“表面燃料喷射”效应，文中还给出了作者对火蔓延过程进行的三维非稳态数值模拟得到的部分计算结果。

微重条件下非稳态燃烧过程的数值模拟

在建立气固相界面耦合燃烧理论模型的基础上，对微重条件下火焰在固相材料表面的蔓延进行了三维非稳态数值模拟，模型中考虑了气相燃烧过程、固相的热解和传热过程，给出了相界面的处理方法。不同算例的计算研究了环境氧浓度、环境压力对微重火蔓延的影响，并与正常重力条件下的计算结果进行了分析对比．结果基本合理。

微重力下密闭腔体内火焰传播过程的数值模拟

建立了微重力条件下火焰沿固体可燃物表面蔓延的数学模型．在考虑固相传热和热解过程的基础上，研究气相的燃烧动力学过程，并且给出了体现微重力燃烧两相耦合作用的相界面处理方法．首次用数值模拟的方法研究了密闭腔体内火焰传播的三维非稳态过程，对于微重力大小分别为１０－４ｇ和１０－２ｇ时的计算结果进行了分析对比．数值模拟的结果基本合理．

含能材料密实床燃烧转爆轰的数值模拟

本文建立了含能材料密实床燃烧转爆轰的全粘性欧拉二维非定常两相反应流数学模型。将SIMPLE型的数值计算方法引入燃烧转爆轰的二维数值计算。对跨音速流动的处理和可压缩流体压力校正方程的建立提出了改进方法,并以无起爆药雷管作为算例。结果表明,本方法较好克服了二维两相流数值解的振荡现象。

微重力条件下竖板表面火焰传播过程的数值模拟

建立了微重力条件下火焰传播的三维非稳态计算模型。固体可燃物假定为可热解的纤维素薄片。气相模型包括考虑密度和压力变化的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，并且用六通量模型计算辐射传热。固相模型中连续性方程和能量方程的解为气相控制方程组提供相界面处的边界条件。数值方法中，分别对气相和固相方程组进行迭代耦合求解。用数值模拟的方法预估了不同微重力水平条件下重力加速度方向平行于可燃物表面方向时的竖板火蔓延过程，结果表明微重力水平对竖板表面的火焰传播过程有显著影响。

核动力装置安全壳内氢气扩散传播过程的三维非定常数值模拟

研究了对核能系统火灾安全具有重要意义的核动力装置安全壳内氢气的扩散传播过程。采用圆柱坐标下的三维非稳态数学模型研究了含阻挡物的半圆柱体形密闭壳体下部氢气在浮力作用下的运动过程。其中采用了一种考虑浮力修正的ｋε双方程湍流模型，并且使用圆柱坐标系下的空度方法来处理计算区域的阻挡物。数值模拟的结果表明：由安全壳下部向上运动的氢气在初始动量及浮力的驱动下，逐渐在壳体顶部积累，形成氢气层。

微重力条件下三维瞬态传热过程的数值分析

研究了微重力条件下固体表面受到外界热辐射作用时的三维瞬态传热过程,气相采用六通量辐射传热模型,通过求解三维非稳态的Navier.Stokes方程得到气相流场,固相给出了半无限大固体受到热辐射作用时的表面温度精确解,数值计算时,两相进行耦合迭代求解。结果表明,微重力大小对传热和流动过程有显著影响,它决定着热膨胀、自然对流和强迫流动三者对传热过程影响的相对大小。

微重力条件下腔体内竖板火蔓延的三维非稳态数值模拟

本文用数值求解基本控制微分方程组的方法研究了微重力条件下腔体内部固体可燃物表面火焰传播的三维非稳态过程。建立的理论模型考虑了气相有限速率化学反应，以及固相的传热和热解过程，阐明了微重力场中固体表面火蔓延过程可燃表面热解的“表面燃料喷射”效应的重要作用，并建立了相应的数学处理方法。数值模拟的结果反映了微重力大小对竖板火蔓延过程形成重要影响的特点，结果基本合理。

密实炸药床跨音速两相反应流的数值模拟

本文建立了密实炸药床跨音速两相反应流的二维非定常连续介质数学模型。将SIMPLE型的数值计算方法引入到密实炸药床燃烧转爆轰跨音速流动过程的数值计算中,其中对跨音速流动的处理和可压缩两相流压力校正方程的建立提出了改进方法。以无起爆药雷管作为算例。结果表明,本法较好地克服了跨音速两相流数值解中通常出现的数值振荡现象。

微重条件下纤维素薄片表面火蔓延的数值模拟

以航天器内得到广泛应用的纤维素材料为对象,研究了微重条件下火灾过程中纤维素薄片的热降解和表面火蔓延。建立的固相燃烧模型能够得出火灾过程中纤维素材料的密度和温度分布,以及密度和温度随外界氧浓度和材料表面辐射发射率的变化关系。

横向电缆火灾试验与区域模型数值模拟

基于自然通风条件下受限空间内的横向1、2、3和4层电缆燃烧试验,验证双区域模型模拟横向电缆火灾动力学过程的可靠性。首先,根据横向电缆火灾试验中测量的室内温度场的变化,证明横向电缆火灾过程基本符合双区域模型假设。然后,比较区域模型预测值与试验测量值,得到了区域模型预测的误差范围为0.004~0.169。研究表明,双区域模型能够可靠地模拟室内横向多层电缆火灾过程。此外,基于间隔0.15 m的4层电缆的燃烧,研究了区域模型火源设置（即设置1个火源和设置4个火源）对模拟结果的影响,结果表明,设置为1个火源得到的最大误差达31.1%,而设置为4个火源的模拟结果相对更加可靠,其误差不超过6%。因此,对横向多层电缆火灾过程的区域模型预测,建议将每层电缆设置为单个火源。

微重力与燃烧科学

燃烧是人类获取能量的主要手段之一,在人类社会生活中占有很重要的地位。燃烧现象是一种综合的物理化学过程,通常包含流体流动、传热、传质和化学反应以及它们之间的相互作用。

“六从三优化”助力职业启航——中国农业银行福建省分行圆满完成2023年新员工入职培训

为有效助力新员工职业启航,中国农业银行福建省分行以“六从三优化”为抓手,克服福建研修中心主体建筑加固改造的客观困难,圆满完成605名新员工入职轮训。一、从时从效优化项目设计经多方考察调研行内外培训场所、综合对比分析,确定福建研修中心承接新员工入职培训的集中面授,并统筹资源、深入挖潜,利用中心现有资源,恢复小班制会训功能。

核电厂封闭空间内火灾火源功率预测模型及其实验验证

针对核电厂防火设计中使用的火灾区域模型模拟软件CFAST(Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport)在火源模型方面的缺陷,提出耦合火源与热烟气层的热反馈相互作用的火源计算模型。为了验证新的火源功率计算模型的可靠性,基于核电厂保守性原则,分别进行了开放空间和封闭空间内横向四层电缆桥架电缆燃烧火灾实验。通过比较模型预测的火源功率和温度与实验测量值得到:相对于现有的区域模型软件的火源计算模型,新的火源功率计算模型使得整个火灾过程中火源的热释放速率预测精确度提高了11%;特别是在电缆火焰横向蔓延阶段,精确度提高了24.7%。更重要的是:因为区域模型软件CFAST火源计算模型忽略了烟气的热反馈作用,导致其基于开放空间火源热释放速率测量值计算的热烟气层温度小于实验测量值,该温度数据如用于防火设计将导致缺乏保守性;而修正后的火源计算模型通过耦合火源与热烟气层热反馈的相互作用,使得温度计算结果趋势性的大于实验测量值,使得预测结果趋于精确和保守。

开放和封闭空间内不同间隙的竖向电缆燃烧试验研究

为了研究封闭空间对竖向电缆燃烧过程的影响,在开放空间和封闭空间内分别进行了一系列不同间隙的竖向电缆燃烧试验。通过分析开放空间和封闭空间内不同电缆间隙的竖向电缆燃烧过程中质量损失速率,得到电缆之间的间隙对竖向电缆燃烧速率有着决定性的影响。通过对比开放空间和封闭空间内竖向电缆的燃烧过程发现,封闭空间对竖向电缆燃烧过程的影响作用存在一个临界区间,该区间的临界判据是由电缆燃烧火焰对电缆的热作用和封闭空间内烟气层对电缆的热反馈决定的。基于封闭空间内的竖向温度分布,通过分析其无量纲温度梯度,得到封闭空间内竖向电缆燃烧过程存在一个特征明显的温度过渡区域。

盐水层中注水促进超临界CO_2溶解的数值模拟

采用数值模拟的方法,通过考察不同注水模式、注水速率、注水位置、盐度和孔隙度下CO_2的分布特性和溶解行为,系统地分析了注水对CO_2溶解的影响。结果表明,超临界态CO_2呈倒锥形分布于注入井附近的盐水层顶部,并随时间延长缓慢向外扩展。注水虽不明显改变CO_2的分布,但能促进CO_2的溶解,降低超临界态CO_2的量。增大注水速率、靠近盐水层顶部注水、在注CO_2的过程中同时注水均可有效提高CO_2的溶解率。在一定范围内,CO_2的溶解量随盐水盐度降低而提高,但几乎不随岩石孔隙度变化。研究表明,通过优化注水条件可以显著促进CO_2的溶解封存。

火焰沿斜面可燃固体板传播的数值模拟

本文采用数值模拟方法，详细研究了倾角对火焰沿斜面可燃固体板传播的影响；计算结果表明：随着可燃固体板的倾角增加，火焰在其上面的传播速率不断增大，这一结论对建筑物的火灾安全设计具有指导意义。