倾斜隧道贴壁火灾顶棚烟气最大温升模拟研究

目的 研究在火灾浮力效应、壁面辐射热反馈及空气卷吸限制效应的协同作用下倾斜隧道贴壁火灾发展的特性。方法 利用FDS软件对倾斜隧道贴壁火进行数值模拟,分析顶棚烟气最大温升及其位置;考虑火源中心与侧壁的距离、坡度,建立了无量纲预测模型,进行拟合分析。结果 当贴壁火热释放速率分别为2.7、4.0和5.0 MW时,隧道贴壁火的顶棚最大温升分别在坡度为2%、1%、0时达到最大值,之后随着坡度的增大呈指数衰减;与轴线火相比,当坡度小于10%时,贴壁火的最大温升点与火源中心更近,坡度大于10%时,贴壁火的最大温升点位置更远;贴壁火和轴线火的拟合结果很好,相关系数分别为0.98和0.95。结论 侧壁限制对最大温升的影响随着火源中心与侧壁距离的缩小而更加显著;随着隧道坡度增大,倾斜隧道贴壁火的火焰同时向火灾上游和侧壁倾斜,空气卷吸和对流换热作用不断增强,从而影响火焰的受力机制和火源表面接受到的辐射热反馈,顶棚最大温升随坡度增加呈指数衰减。

PBX9502冲击Hugoniot曲线的参数标定和不确定度量化

冲击Hugoniot试验不可避免地受到不确定因素的扰动,冲击Hugoniot关系的参数标定和不确定度量化对理解爆轰多物理过程的动力行为极为关键。首先,收集Los Alamos实验室的粒子速度-冲击波速度试验数据,通过不确定度传递律计算冲击波速度的标准不确定度,结果表明不能仅仅依靠绝对偏差的大小来判断异常值。采用基于绝对偏差距离的自适应聚类异常值检测法,剔除试验数据中的异常干扰点。其次,针对清洗后的试验数据,利用最小二乘回归方法拟合粒子速度-冲击波速度的冲击Hugoniot关系,并利用统计理论推导出Hugoniot参数的不确定度。进而,使用国内试验装置和试验数据,通过建立合适的误差公式,将Hugoniot曲线的预测值与试验值做比对,预测结果与试验结果吻合良好。结果还表明:清洗后的Hugoniot关系能更准确地预测PBX9502的冲击动力行为,确认标定参数的有效性。最后,将Chapman-Jouguet理论结合合理的假设和近似,给出了基于Hugoniot关系爆压的计算公式,给出了爆压的不确定度量化。研究结果能为发展强预测能力、高可信度软件提供保证。

坡度对地铁区间隧道火灾中人员疏散影响研究

为探究地铁区间隧道发生火灾时坡度对人员疏散的影响,运用Pyrosim和Pathfinder软件对区间隧道发生火灾时人员的疏散情况进行数值模拟,分析火灾烟气影响下的人员疏散速度系数,重点研究不同坡度以及不同疏散策略下的人员疏散过程。结果表明:在列车中部发生7.5 MW火灾并紧急停靠在区间隧道中部的情况下,随着坡度的增大,火灾烟气对上坡方向疏散人员的影响逐渐增大,造成人员的疏散速度逐渐减小;当隧道坡度大于1.3%时,与火灾烟气的威胁相比,人员密度对下坡方向人员疏散速度的影响占据主导作用,建议尽量采用往下坡方向疏散的策略;对于坡度小于1.3%的隧道,可同时选择上下坡2个出口疏散。

基于自适应混合网格的高马赫数空腔流动模拟

空腔流动尤其是高马赫数(Ma>2)空腔流动,存在强激波、强剪切和分离涡,及其相互之间的干扰,流动复杂,网格分布及网格生成的质量对模拟结果影响很大。将建立的基于非结构混合网格的自适应探测器,应用到高马赫数空腔流动数值模拟中,通过空腔标模算例考核,验证了采用网格自适应技术可以更好地模拟存在大分离和强剪切的高马赫数空腔流动。开展了马赫数、雷诺数等流动参数对空腔流动特性影响的研究,随马赫数增大空腔内动压急剧升高,自由流和剪切层对后壁面的冲击效应明显增强,压力分布的不均匀程度提高,后壁面上的压力峰值均逐渐增大。雷诺数增大会使后壁面处的压力峰值增大,并且高马赫数条件相比于低马赫数条件下雷诺数对腔内压力分布的影响更显著。

高马赫数内埋武器舱被动流动控制措施

高马赫数(Ma>2)武器舱剪切层更强、更稳定,其噪声产生机制与通常的亚、跨、超声速武器舱流动不同,导致用来抑制空腔噪声的流动控制措施也不同。分别采用数值模拟和风洞试验2种手段,研究了圆柱形机身和马赫数对空腔流动特性的影响,以及前缘锯齿、前缘立柱、前缘横柱、前缘挡板等不同被动流动控制措施对高马赫数武器舱声压级特性的影响,为高马赫数武器舱的流动控制措施设计和研究提供参考。研究表明:圆柱形机身对空腔底部的压力分布会产生影响,压力分布的不均匀性增大,后壁附近的压力峰值增大;对通常的亚、跨、超声速武器舱流动较为有效的被动流动控制措施,对高马赫数空腔流动效果不明显,甚至会加大武器舱内的噪声等级,需要开展更为深入的研究,以设计更为有效的流动控制措施。

高马赫数空腔非定常流动机理

空腔流动广泛存在于飞行器中,内埋弹舱流动是最典型的空腔流动之一。空腔流动结构复杂,并且由于剪切层、涡和激波的相互作用,会产生强烈的压力脉动。针对高马赫数空腔强剪切、强激波的流动特点,提出基于非结构混合网格的中心型和迎风型格式混合方法,通过高马赫数空腔标模算例验证,计算得到空腔1阶、2阶主频与试验数据相比误差不超过5%,空腔噪声强度与试验数据相比误差不超过10 dB,验证了所提方法的可靠性。采用数值模拟方法,开展高马赫数(大于2)空腔流动的脉动特性研究,分析了不同马赫数对空腔声压级的影响,讨论不同马赫数下空腔脉动的产生的声学机制。研究表明:在高马赫数条件下,剪切层动力学与空腔声学的耦合减小,随马赫数增加,空腔振荡的物理机制由Rossiter模型的旋涡声学共振机制转变为闭箱声学机制。

不同倾角铜铟镓硒光伏组件燃烧行为的试验研究

为加强对于光伏组件火灾危险性的控制,进一步推动光伏建筑一体化技术的广泛应用,选择不同倾角布置的铜铟镓硒光伏组件为研究对象,改变倾斜角度,通过对引燃时间、火蔓延速度和质量损失速率等参数的测试和分析,研究铜铟镓硒光伏组件的燃烧行为及传热机制。结果表明,倾角的增大加剧了光伏组件火灾蔓延的危险性。光伏组件迎火面的引燃时间随倾角增大呈先减小后增大的变化趋势,倾角从0°增加到45°,引燃时间减少16.39%;倾角从45°增加到90°,引燃时间增加76.47%。背火面向上火蔓延速度随倾角增大而增大,倾角为90°时最大,为18.08 mm/s,横向火蔓延速度受倾角影响较小,均为1 mm/s左右;当光伏组件倾角增加,燃烧产生的熔融滴落物形成池火是造成光伏组件火灾危险性加剧的重要原因。

计算流体力学验证与确认研究进展

计算流体力学(CFD)在重大工程领域发挥了日益重要的作用,可信度是制约其进一步大规模工程应用的关键因素.国内外普遍认同验证与确认是CFD可信度评价和保证的必经途径.通过系统的验证与确认,可以有效识别代码中潜在的编程错误,保证数值求解的可靠性,客观评价模型在预期用途内的适用性,在必要时提高模型的预测能力.本文围绕着什么是验证与确认,怎么做验证与确认这两个核心问题,从基本概念、实施流程、主要方法、标模试验和平台工具等角度介绍了国内外在CFD验证与确认领域的研究进展,重点对误差估计和不确定度量化方法展开介绍.文章最后对现阶段验证与确认研究解决实际工程问题的不足进行了评述和总结,对未来重点研究方向进行了展望.

脉冲爆震燃烧室内缓燃向爆震转捩数值模拟

为了研究脉冲爆震发动机燃烧室内火焰加速及缓燃向爆震转捩过程,利用7组分8反应的氢气详细化学反应机理进行了2维数值模拟。结果表明:在火焰传播的初始阶段,障碍物、旋涡与火焰的相互作用是主导火焰加速的主要因素。在燃烧区域产生的膨胀波向前传播并诱导未燃混气流动;障碍物后的回流区及障碍物顶端脱落的旋涡使火焰面拉伸、卷曲,增加火焰面面积,同时提高燃烧放热强度,使火焰传播速度加快。在火焰发展的后期阶段,激波与障碍物的相互作用会使脱落在已燃混气中的未燃混气微团发生局部爆炸,产生新的激波进一步推动火焰加速,缩短火焰锋面与前导激波的距离。由于交错型障碍物增加了火焰传播的距离,其缓燃向爆震的转捩时间比采用对称型障碍物时的更长。

乳腺癌幸存者重返工作岗位的相关研究进展

对国内外乳腺癌病人重返工作岗位的影响因素、干预性研究现状以及相关模型的建立进行综述,旨在为开展乳腺癌幸存者重返工作岗位制订有效可行的干预措施提供参考。

大型商场人员疏散行为的调查和分析

开展人员疏散行为调查,分析在紧急状况下人员的疏散行为特征,是公共场所安全疏散的重要保障.以"沈阳兴隆大家庭"为采样地点,通过问卷调查和数据采集,应用SPSS17.0对不同顾客的疏散行为进行相关性分析.结果表明:性别和紧急状况的经历与疏散行为密切相关,大部分男性及经历过紧急状况的人能做出正确的疏散决策;女性及没有经历的人在疏散过程中易"不知所措"、"慌乱",并表现出"从众行为"和"惯性行为".应通过定期开展消防演习等手段,增强人员疏散经验及管理者的疏散诱导能力,以提高大型商场应急疏散的安全性.

人员应急疏散行动开始前的决策行为

对香港特区三综公屋火灾案例中的人员疏散行为进行了问卷调查·利用自适应性模糊神经网络和BP机制,将采集到的数据样本用于基于模糊推理机的网络训练和校验,建立了人员疏散行动开始前决策行为的预测模型PERM·该模型的预测结果和问卷调查的结果基本吻合·研究表明,火灾状态下,人员应急疏散行动开始前的决策行为与人员火灾经验、人员的初始状态与居住条件等因素有关·香港公屋居住人员在得到火警信息后,约占半数的人将会首先采取进一步确认火灾信息等行动,最终在10～20min以后才开始撤离·四分之一左右的人会做出立刻开始疏散行动的决策·

暖通空调设备管理综合评价的层次分析模型

目的从暖通空调设备管理的发展入手,结合国内外设备管理研究领域的发展现状,建立一个比较客观合理的暖通空调设备管理综合评价的指标体系.方法通过问卷调查的形式对初步建立起的指标体系进行评价,利用层次分析法,对收集到的数据进行分析和处理,建立综合评价模型,并进行了一致性检验.结果建立了暖通空调设备管理综合评价的指标体系和层级分析模型.结论证明层次分析法可以适用于暖通空调设备管理的综合评价,对暖通空调系统设备管理的相关法律法规的制定具有一定的指导意义,但还须对所建立的暖通空调设备管理综合评价指标体系进行进一步的完善和优化.

大型公共建筑物火灾时人员疏散行为规律研究

根据大型公共建筑物建筑结构、人员分布情况及火灾发展的特点 ,笔者首先对建筑物进行空间模化 ,并建立相应的人员疏散行为数学模型。利用关系型数据库技术和 Mapinfo地图信息系统 。

建筑布局对高层住宅小区的流场影响分析

目的探讨研究建筑布局方式的不同对住宅小区室外风环境的影响,从而获得较舒适的住宅小区室外风环境.方法建立沈阳某高层住宅小区的数学模型,利用fluent软件对高层住宅小区冬、夏季的室外风环境进行模拟,对比分析建筑物布局方式改变的情况下,冬季与夏季住宅小区人行高度1.5 m处的风速分布.结果严寒地区的住宅小区,夏季南风时,建筑物之间的流动性较好,冬季北风时,建筑物间的风环境较差,通过降低小区出入口及主通道上建筑物的高度来调整建筑布局,与原布局小区的风环境相比,改变布局后的小区内人行高度1.5 m处的平均风速降低效果明显.结论调节迎风面建筑物的布局方式对小区室外风场的分布影响最显著,可以改善住宅小区室外的风环境,提高小区的舒适性.

火炕采暖效果影响因素的数值模拟和分析

目的分析不同影响因素对火炕提升室内温度效果的影响,确定火炕理想的结构形式.方法采用火灾动力学模拟软件FDS4.0,应用大涡模拟方法的场模型、辐射模型,模拟分析不同结构火炕的炕面温度、烟道进出口温度以及室内温度,确定理想的节能火炕模型.结果有挡烟板且下炕面离地高度为36 cm的吊炕,采暖效果最佳,其次为有挡烟板离地高度为24 cm的吊炕,无挡烟板的落地炕采暖效果最差.结论火炕内烟气的紊流度和流程密切影响火炕散热性能和室内温度,在吊炕模型中室内温度还与吊炕的下炕面离地高度相关,考虑到实际生活要求吊炕模型的离地高度应结合实际情况合理取值.

高压细水雾灭火系统抑制地铁列车车厢火灾的有效性

目的研究地铁列车车厢火灾的特性参数,为高压细水雾灭火系统在地铁列车车厢中的实际应用提供理论依据.方法采用火灾动力学模拟软件FDS(Fire Dynam ic Simulator),以列车车厢为研究对象,模拟自然通风条件下,喷头间距分别为3.5 m和4.0 m,喷头流量为8 L/m in、11 L/m in、13 L/m in和15 L/m in的细水雾灭火效果.结果分析车厢火灾热释放速率、车厢内温度和CO2体积分数变化曲线,得出喷头间距3.5 m的临界流量为11 L/m in,喷头间距4.0m的临界流量为13 L/m in.结论细水雾喷头的流量对灭火有效性的影响显著,应使细水雾喷头的工作流量等于临界流量,以保证最少的用水量和最佳的灭火效果.

虚拟现实技术与火灾时人员应急疏散行为研究

分析人员疏散行为的目标规则、约束规则和运动规则 ,以及三者之间的相互关系 ;研究了人员疏散的行为规律 ;提出了建立建筑物火灾事故的虚拟现实环境 ;建立并完善人员应急疏散行为数据库 ;进行了人员应急疏散行为的模拟和建筑物安全疏散性状的概率危险性评价。其研究成果可用以直观、具体地指导建筑物安全疏散设计和火灾安全管理 。

深部开采矿井通风系统降温效果分析

目的模拟深部开采矿井井下高温环境,分析机械通风不同送风参数下的降温效果,确定出最佳送风参数,为深部开采矿井通风系统的设计提供理论依据.方法利用Fluent软件进行数值模拟,竖井壁面温度根据地温变化特点利用UDF编程确定,测定自然通风时矿井内的温度分布、风速大小,分析在深部开采矿井机械通风不同的送风速度、送风温度下,井下的降温效果,确定出最佳送风参数.结果当深采矿井送风风速为4 m/s,送风温度为15℃时水平巷道内的温度能够降到28℃,满足矿山安全规程规定.结论深采矿山开采深度为1 000 m,巷道长度为60 m时采用竖井机械通风能够实现井下高温环境的有效控制.对更为复杂的矿井,可以考虑采用细水雾和机械通风联合降温的方法,还可实现粉尘的综合防治.

火灾时人员疏散的行为规律

基于对火灾时影响人员疏散行动的开始时间的不确定因子的分析 ,以及对火灾时人员疏散行动能力的主要影响因素的研究 ,在综合考虑建筑物空间疏散性状的排队现象和多态现象的前提下 ,建立火灾时人员疏散行为的数学模型·利用网论和关系数据库技术 ,在Mapinfo平台上 ,实现人员应急疏散路线的全局最优化 ,实现对疏散出口群集疏散流动规律的预测和评价·其研究成果 ,可以为建筑物性能化防火设计和应急疏散计划的制定提供科学的参考依据 ,防止群集事故的发生 ,减少群集事故的损失·