基于FDS的金华武义“4·17”重大火灾事故数值重构分析

为分析金华武义“4·17”重大火灾事故成因,通过对火灾场景的FDS重构模拟,还原了火灾的发生过程,分析了火灾温度、烟气、氧气浓度、热释放速率以及各个截面的参数情况,并结合Pathfinder疏散模拟,对火灾事故相关致灾因素进行对比分析。结果表明:此次火灾造成重大人员伤亡的主要原因为擅自改变厂房使用性质,增加了火灾危险性,而未按新厂房性质提高消防设计,其中由于一、二层间的连通中庭及厂房两部敞开楼梯导致火灾烟气的快速蔓延扩散,是造成人员伤亡的关键致灾因素;其次,火灾发生时,现场人员未第一时间发现并疏散逃生,是造成人员伤亡的另一重要原因。

利用数值重构技术研究火灾热蚀图痕的可行性

从壁面热蚀痕迹的形成机理出发,根据影响热蚀痕迹形成的因素,借助数学方法建立了以壁面热负荷的累积效应来表征痕迹深浅程度的半物理预测模型,并嵌入FDS源程序,成功将半物理预测模型与FDS源程序耦合,实现了壁面热蚀痕迹的数值重构,弥补了现有软件的不足,进一步完善了数值重构技术。

数值重构研究重力坝动力模型试验可靠性

根据现有相似理论推导出非完全相似定律,并提出满足模型材料本构关系下降段的非完全相似要求的处理技巧。根据已有模型材料的特性,数值重构地震动力破坏模型试验,将非完全相似模型与原型及完全相似模型计算结果进行比较发现,在坝体振型及损伤的分布方面,非完全相似模型与原型结果十分一致,此外,非完全相似模型与原型的频率及最大拉应力都是符合非完全相似定律的。当非完全模型材料泊松比由0.17变为0.2时,由模态分析可知模型结构频率及振型的变化十分微小。结构的Rayleigh阻尼与其各阶频率及振型的阻尼比有关,因此计算时采用原、模型各自的Rayleigh阻尼解决了模型试验中阻尼相似的问题。总之,通过数值重构地震动模型试验可知,在试验设备及条件、模型材料不完全满足相似要求的情况下,根据非完全相似定律设计模型,并采取一定的相似技巧是可以得到稳定可靠的试验结果的。

PVC板热蚀痕迹实验及数值重构研究

利用影响热蚀痕迹形成的因素,建立聚氯乙烯(PVC)板热蚀痕迹半物理预测模型,并嵌入火灾流体模拟软件FDS源程序,编译出能够实现壁面热蚀痕迹的可执行程序,同时进行了PVC板热蚀痕迹实验,并用改进后的FDS软件对实验进行重构。结果表明,重构热蚀痕迹与实验热蚀痕迹相比宽度略小、高度略大,但变化趋势基本相同;热蚀痕迹宽度和高度随火源热释放速率呈阻滞增长、随燃烧时间呈线性增加关系,随火源与壁面或墙角的距离增大而减小,位于墙角时热蚀痕迹高度最高、颜色最深;实验和重构痕迹表现出的较好一致性可以使重构技术再现火场痕迹,反映火灾发展规律,与其他人证、物证相结合,为火灾调查提供证据支持。

重力坝动水压力模型试验的数值重构研究

由于试验设备及模型材料的限制,在重力坝动力模型试验中采用在坝体模型上游安置水箱内盛满水的方法模拟重力体-库水系统相互作用的效果存在误差。为此,采用流固耦合模型对重力坝动水压力模型试验进行数值重构分析的方法,研究了用上游水箱中盛满水模拟地震作用下原型库水对坝体动力作用产生误差的原因。研究结果表明,水箱内水体密度及可压缩性是导致试验中坝体-水库系统相互作用效果偏小的两个原因,其水体密度偏小更为主要因素。据此,提出了修正上述误差的三种可行且准确的方法。

石膏板受热痕迹火灾场景实验及数值重构研究

基于火灾烈度理论,采用实验的方法确定了石膏板受热痕迹的预测模型,与FDS源代码相耦合,实现了重现石膏板受热痕迹的功能。进行了较为接近真实火灾的火灾场景实验,记录火灾发展的情况和火场温度的变化。利用增加了新功能的FDS软件对火灾场景实验进行了数值重构,通过对比火场温度、热释放速率和火灾后石膏板壁面留下的痕迹,验证了数值重构的有效性,证明了对痕迹进行数值重构能够对火灾调查工作起到辅助作用。

某酒吧特大火灾场景的数值重构

基于FDS对某酒吧特大火灾事故进行数值重构研究,再现了火灾发生、发展的全过程,并与火灾现场勘查报告、现场照片比对;与此同时,详细地分析和研究了火场中典型部位的温度、CO浓度及FED指数等细节性参数的发展变化趋势,结果表明,模拟中的火灾蔓延过程、烟气填充过程、热释放速率、温度等参数与火灾现场勘查笔录和电子物证基本吻合,可与火灾调查其它证据相佐证,完善火灾调查结论,为进一步研究和改善此类场所的防火措施和灭火救援方案提供了依据。

数值重构技术在一起厂房爆燃事故调查中的应用

在火灾事故原因调查中,对事故现场进行数值重构,验证调查人员的一些推测。本文以佛山某生产车间厂房发生重大爆炸火灾事故为案例,现场勘查初步推测认定事故原因为正庚烷可燃气体爆炸引燃厂房,通过模拟计算验证了该厂房环境中的正庚烷浓度是否达到其爆炸极限的浓度范围。结果表明数值重构技术可以为火灾原因认定提供技术支持。

纸面石膏板受热痕迹的数值重构研究

利用锥形量热仪实验测定了纸面石膏板暴露在不同辐射热通量、不同暴露时间下的烧损程度,基于火灾烈度理论对实验数据进行拟合,建立石膏板受热痕迹的半经验模型。通过修改FDS(Fire Dynamics Simulator)的源代码,将模型嵌入到软件中,与自身功能相结合,实现重现石膏板受热痕迹的功能。同时进行了石膏板受热痕迹的实体实验,研究了不同油盘面积、受热时间和相对位置对石膏板受热痕迹形成过程和结果的影响。利用增加了新功能的FDS软件对实体实验进行了数值重构,对比实验和模拟的结果,证明了该模型可用于石膏板受热痕迹的重现。该技术完善了火灾的数值重构技术,作为火灾调查的一种新兴的技术手段,对于完善事故调查的证据链,辅助火灾调查工作具有重要意义。

基于炭化痕迹的火灾数值重构及应用

利用试验方法建立了炭化痕迹的数学模型,与火灾流体动力学软件FDS相耦合,实现对炭化痕迹的再现,同时,进行了较为接近真实火灾的火灾场景试验,并用新编译的FDS软件对试验进行重构。结果表明:火势发展变化趋势基本一致;起火后,火场热释放速率迅速上升,100 s左右达到约2750 kW,随后开始下降,直至434 s降到700kW左右,与火势进程基本吻合;试验得到的密度板炭化痕迹未被烧损的区域(横向30.2~86.8 cm、纵向0~18.6 cm)略小于重构得到的密度板炭化痕迹未被烧损的区域(横向33.4~91.6 cm、纵向0~18.9cm),但分布规律基本一致,验证了新编译的FDS软件的有效性。将该软件应用于消防工作,不仅可以作为一种定量方法来描述炭化痕迹的形成过程,还可以通过火场中的炭化痕迹来反推起火点位置,辅助火灾调查工作。

木质类人造板材炭化痕迹实验及数值重构研究

利用锥形量热仪测定不同辐射热通量和不同燃烧时间下木质类人造板材的炭化深度,建立木质类人造板材炭化痕迹的数学模型,并嵌入到FDS(Fire Dynamics Simulator)源程序中,与自身功能相结合,实现重构木质类人造板材炭化痕迹的功能。同时实验研究了不同油盘尺寸、不同燃烧时间、不同火源位置和不同材料种类对炭化痕迹的影响,并利用新编译的FDS程序对实验进行重构,对比重构结果和实验结果,证明该程序可以用于重现木质类人造板材的炭化痕迹。

某“三合一”场所火灾数值重构及消防安全隐患对策

以FDS模拟某"三合一"场所火灾发展过程,再现火灾发生时的烟气、火势蔓延、温度等随时间的变化情况,并观察到轰燃现象。通过对热释放速率、温度、烟气浓度随时间变化的分析,验证了此次火灾中人员的死亡原因是吸入浓烟缺氧窒息而死。结合模拟结果分析"三合一"场所生活区划分、广告牌设置、疏散通道设置等方面的消防安全隐患,并提出针对性的措施。

乌鲁木齐市“7·19”自建房火灾事故数值重构

采用大涡模拟技术对"7.19"乌鲁木齐市重大火灾事故进行数值重构。根据火灾事故的调查结果报告,建立与物理模型并进行网格划分和初始边界条件设定,在Linux系统下再现火灾发展的三个阶段以及烟气蔓延过程,分析此次火灾在短时间内造成大量人员伤亡的原因。通过对可燃物质量损失的计算模拟壁面装修材料的烧损痕迹图,推断起火点位置、火势蔓延方向,帮助火灾调查人员快速确定起火部位。

一起私人住宅火灾事故调查与数值重构

针对某私人住宅楼的火灾事故开展调查,确定起火点和事故成因,并根据火灾调查情况,利用FDS数值模拟软件进行火灾数值重构,重现该私人住宅楼中火灾烟气运动过程,验证事故成因,进而提出合理的防范措施以降低火灾危害。

某动画工作室火灾数值重构与应急处置对策

为深刻吸取多层建筑发生火灾造成重大人员伤亡的事故教训,有效遏止和预防群死群伤恶性火灾事故发生,利用场模拟方法对某动画工作室火灾进行了数值重构,通过对火灾烟气浓度场、温度场、能见度的定量计算,表明火灾造成重大人员伤亡的主要原因与火灾现场勘察结论一致,并根据数值分析提出应急处置对策。

合肥某泡沫厂火灾过程数值重构

工业厂房火灾因为其易发生、损失大是目前消防部门十分关注的一类火灾。研究分析厂房火灾的发生、发展对消防法规的制定和消防监督工作有重要意义。本文运用FDS软件对某泡沫厂火灾进行了数值重构。计算结果很好的重现了火灾的发展过程,通过对火蔓延、温度场等的分析认为,该类厂房火灾荷载大,火势凶猛,容易发生轰然,采光带的烧穿虽然会扩大火势但有利于消防补救。

马尔可夫链-蒙特卡洛法重构三维数字岩心及岩石核磁共振响应数值模拟

利用马尔可夫链-蒙特卡洛(MCMC)法重构三维数字岩心,并对比数字岩心的统计函数,评价重构数字岩心的准确性;再应用随机游走算法模拟真实数字岩心和重构三维数字岩心的核磁共振(NMR)响应。结果表明:MCMC法重构的三维数字岩心的二维切面与原始二维切面具有相似的结构性质,重构的三维数字岩心比真实岩心孔隙尺寸偏小,均质性略好;MCMC法重构的三维数字岩心微观结构与真实三维数字岩心微观结构相似,可用于NMR响应数值模拟的研究。

基于数值模拟的岩土工程安全监测信息重构方法研究

监测信息是岩土工程结构性态最真实的外在表现。以岩土工程中常见的锚杆应力计、多点位移计为例,探讨基于数值模拟的岩土工程安全监测信息数值重构方法。通过对大型通用数值软件(ABAQUS)的*.inp模型文件与*.rpt结果文件进行二次开发,结合测点的实际坐标,经过坐标转换、测点所在单元编号识别、计算结果插值等流程,快速、精确地实现安全监测信息数值重构,并基于面向对象的编程语言C#.NET开发了MCRE界面程序。

基于CT技术的裂隙煤体细观数值重构方法

为研究采动过程中原生裂隙对矿山压力的响应规律,运用高精度工业CT扫描技术,对王家岭煤矿12309工作面煤体原生裂隙场进行扫描,获得了煤样原生裂隙场的细观分布情况。基于Matlab软件编程,利用Soble算子对扫描所得裂隙数据进行三维重构,将三维重构结果导入PFC^(3D)数值模拟软件,建立包含原生裂隙场的煤岩三维细观数值模型。结果表明:该方法在细观尺度方面有效、精确地重构了煤样原生裂隙场,建立了充分考虑细观裂隙的PFC^(3D)细观数值模型,为提高数值模拟的可靠性与准确度提供了更为有效的数值建模方法。

有效视角图像切片嵌合法全息体视图的数值重构

全息体视图打印技术是当下广泛应用的一种全息技术。近年来本课题组提出了一种新的对视角图像进行预处理并进行全息体视图打印的方法,称为有效视角图像切片嵌合(EPISM)法,该方法可以通过一步记录实现传统两步法的全息打印效果,具有很高的研究价值。为了在光学实验之前对EPISM法全息体视图的打印结果进行预测,提出一种EPISM法全息体视图的数值重构算法,采用该算法对EPISM法处理过的合成视角图像进行数值重构,可以在光学打印之前预先得到不同观察角度和观察位置所看到的再现图像。将数值重构图像与原始采样图像以及光学实验再现像进行比较,结果表明:该算法可以较好地对EPISM法全息体视图打印的光学实验结果进行模拟。