基于PyroSim的飞机货舱火灾仿真模拟

以我国民航客机中最为常见的机型波音737-800型客机为例,参考美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration,FAA)的相关实验,通过仿真软件PyroSim对飞机在停靠过程中发生货舱火灾进行数值模拟,共分析不同装载率的货物燃烧、货舱门关闭、有风和存在危险的易燃易爆物品4种情况,得到货舱火灾的热释放速率和温度随时间变化情况。仿真结果符合实际,与相关实验数据相吻合,并对结果进行分析,提出一些关于飞机防火的建议,为机场消防站的布局和训练灭火、火灾报警器的设计等提供参考。

基于FDS的火灾仿真研究

研究火灾中人员优化疏散、减少损失问题,为获取各种火灾数据,克服实际火灾数据获取困难及体现疏散过程中人员的个体差异性,研究了在公共火灾中的疏散方法,并构建了具有个体差异性的人员疏散模型。研究了火灾仿真软件及基本控制方程。利用FDS(Fire Dynamics Simulator)火灾研究工具软件可较为准确快速地分析复杂的三维火灾问题。以某KTV场所为应用实例,研究FDS的具体应用方法。根据FDS火灾数据,在Java环境下实现了上述模型,并进行了相应的仿真验证。结果表明可为火灾研究和人员疏散提供手段,并对建筑物的布局设计具有一定的指导意义。

可视化隧道火灾仿真系统开发

FDS(Fire Dynamics Simulator)作为一种高效的火灾模拟软件,前处理操作集中在一个data文本文件中,需要操作人员熟知各输入数据参数的格式,而且在对非规则边界隧道进行火灾模拟时有很大局限性。为了简化操作,实现非规则边界隧道的建模,通过应用一种由矩形方块拟合圆弧墙或斜线墙的算法来实现非规则边界隧道建模,并通过实现与DXF文件的接口来简化建模过程,大大改善了软件的可操作性能;最后给出了用该软件对非矩形边界隧道火灾的数值模拟应用。通过编制可视化软件并集成了非规则边界隧道建模算法,简化了隧道火灾仿真的建模操作,可以很好地解决隧道火灾仿真问题。

基于OGRE的应急火灾仿真研究及实现

从粒子系统的基本生成步骤、粒子系统在OGRE中的调用方法等方面介绍OGRE粒子系统原理。结合给定火灾案例创建楼房3D实物模型,根据楼体、灾情和环境等实际情况定制着火路线、着火点、燃烧中心等实验数据,通过火灾受力分析、布控着火点、烟的布控等步骤在OGRE中完成了火灾的仿真实验。实验效果证明该仿真方法是可行和有效的。

基于格子Boltzmann方法的地铁站内火灾仿真

引入格子Boltzmann方法,构建以半拉格朗日方法求解的烟流扩散理论,真实重现烟流温度演化过程。采用C++语言,实现该理论方法。在此基础上,建立二维数值模型并仿真;将其与实验数据进行对比。研究结果表明:该方法能较好地重现地铁站内火灾烟流的扩散过程,关键节点的变化趋势与实验结果一致,距离火源越近仿真结果与实验结果吻合程度越高。

核电厂安全级DCS机柜可燃物分析及火灾仿真模拟

安全级DCS是核电厂的安全重要部分,对设备的安全性及可靠性要求较高。火灾作为影响其安全可靠运行的内部事件,它的发生将会导致DCS设备故障和误操作。为预防火灾发生及限制火灾后果,使火灾产生的影响降到最低,对安全级DCS机柜提前进行火灾仿真,预测机柜内的火灾薄弱部位显得尤为重要。本文主要通过建立的安全级DCS机柜火灾仿真流程,分析机柜可燃物,对机柜的火灾过程数据进行仿真演示,模拟机柜内的烟雾运动、火焰蔓延等动态发展情况,同时对机柜火灾模拟数据进行分析,提出机柜优化设计改进方案,来保证机柜的高可靠性。

井下最优避险路径的数学建模与火灾仿真实验

从实际应用的角度将"通行路径最短"的最优路径扩展为"安全性最高、通行时间最短"的紧急避险最优路径,形成了适用于灾情变化的GIS避险最优路径理论,并量化了灾害避险路径的安全性和通行效率的指标,在改进的Dijkstra(迪杰斯特拉)数学模型中,增加等价权因子,构造了UPOP-Dijkstra(矿井紧急避险最优路径)算法,为矿山井下智能化避险决策提供了技术支持。利用Matlab为开发工具,借助于改进的Dijkstra数学函数,设计了UPOP-Dijkstra算法应用流程,并以河北杏山矿井井下相关信息的基础数据为例,对井下火灾进行了灾害仿真实验,解算了井下人员的避灾路线,验证了数学模型的有效性。

多传感器融合的火灾监测机器人设计

针对目前火灾报警系统不能应用在城市中非密闭空间的问题,提出一种适用于非密闭空间的多传感器融合的火灾监测机器人。该机器人采用履带式结构适应多地形移动,根据城市内非密闭下空间火势初期主要特征参数确定采集模块的搭建;利用D-S证据理论对多传感器火灾数据进行融合检测,以降低单个传感器的误报率,来提高对非密闭空间火灾事故的精确判定,并对火灾进行现场警报与远程回传。实验表明,与单一传感器判断相比,引入D-S证据理论的火灾监测机器人的火灾检测不确定性下降,检测精度得到了提高。

轻量级WebVR地铁站大规模火灾情景实时仿真研究

大规模火灾仿真需要庞大的计算量和卓越的渲染能力,对Web端实时在线火灾仿真系统的实现提出了挑战。提出了一套轻量级Web端地铁站火情实时仿真技术框架。基于火灾安全领域中的计算公式整理简化,分析地铁站防烟设施影响,提出了基于防烟分区的两阶段烟雾扩散模型,实现烟雾扩散趋势计算;提出了Web端的防烟分区级多粒度粒子发射器框架,完成火焰和烟雾形态的渲染,实现基于Web端实时计算和可视化过程。试验验证表明:本文方法与专业火灾模拟软件模拟结果在大体趋势上相近,并且打开网页即可实时在线对火灾进行模拟,在便捷性上拥有显著优势。

基于远洋渔船机舱火灾场景下的船员逃生仿真研究

随着我国远洋渔船数量的不断增多,事故数量也呈上升趋势,火灾事故所造成的各类损失排在所有事故的首位。为研究远洋渔船机舱火灾场景下船员的逃生问题,提高船员的逃生效率。项目组建立船舶火灾安全评判标准;引入专业的火灾仿真软件PyroSim对某远洋渔船机舱火灾进行仿真研究,得到可用安全逃生时间(ASET);利用人员应急疏散软件Pathfinder对船员逃生过程进行可行、有效的优化,得到必须安全逃生时间(RSET);对比两组时间评判船员能否安全逃生。研究结果表明:船员的ASET为154 s,增加斜梯后船员的RSET为144 s,即经过优化后,船员在机舱发生火灾时可安全撤离。该结果对控制火灾的蔓延、制定消防策略和规划人员安全疏散通道具有一定的参考价值。

基于BIM的建筑火灾疏散仿真研究综述

建筑火灾威胁到人民生命财产安全,因此研究建筑火灾中人员快速有效安全疏散具有重要意义。BIM(Building Information Modeling)技术因其具有可视性、协调性及可模拟性等优点,广泛应用于建筑火灾疏散仿真领域。本文以BIM技术为基础,以建筑火灾下人员应急疏散为角度,从火灾仿真、疏散仿真两个方面进行综述,归纳BIM技术在国内外火灾疏散仿真研究成果的基础上,分析其不完善之处,为后续学者在关于BIM的建筑火灾疏散仿真领域的研究提供一定的借鉴。

基于Pyrosim和Pathfinder的深圳既有多层住宅火灾疏散影响因素研究

随着存量时代到来,既有多层住宅的火灾安全变得至关重要。本文通过实地调研和BIM技术建立精确的建筑模型,结合Pyrosim和Pathfinder两款仿真模拟软件,对火灾发生时的人员疏散过程进行了详细模拟。研究分析了居住人数、疏散通道等多个因素对火灾疏散能力的影响,探讨了提升既有多层住宅火灾疏散能力的改造方法。结果表明,人员数量是影响疏散时间的最主要因素,而出口宽度、障碍物尺寸和疏散路径选择等也对疏散效率有明确影响。研究提出了增设疏散平台改造建议,为相关领域的研究和实践提供理论依据与参考。

矿井系统下行风流火灾实验与TF1M3D平台仿真研究

为直观反映矿井下行风流火灾时期风流紊乱现象,深入研究风流紊乱、火灾烟流扩散规律,搭建管道实验平台进行矿井下行风流火灾实验,应用TF1M3D软件对真实矿井火灾进行模拟仿真。结果表明:矿井发生下行风流火灾时,在火区热阻力和火风压作用下,主干风路风流发生衰减甚至逆流现象,主干风路风量达到极值的时间滞后于火源强度达到最大值的时间;模拟结果显示223上山风流随通风机能力增强,发生风流紊乱现象更明显;在火灾主干风路风流未发生逆退的情况下,223上山和-380副巷仍会发生风流逆转现象;通风机能力越强,主干风路风流克服火源作用、保持原状态的能力越强。

超大方形空间火灾特点的仿真与实验研究

针对超大方形建筑空间消防安全,采用仿真与实验相结合的方法,对此类空间发生火灾后的温度分布、烟气沉降、氧气浓度等内容展开了研究。研究表明,此类空间一旦发生大尺度火灾,烟气运动会出现明显的“分层”“顶棚射流”“壁面射流”现象;火场内温度分布呈现高、中、低3个梯度,高、中两个梯度会在300 s内超过人体承受温度;烟气沉降过程中会短暂停留在距离地面某一高度处;同时,烟气沉降到地面后,可燃物仍将继续长时间在浓度约为16%~18%的氧气中继续燃烧,且氧气浓度最低位置不是在火源附近,而极有可能出现在远离火源的墙壁下部。

船舶舱室层间火灾差异性仿真研究

为了探讨舱室分层、舱室通风开口参数对潜艇多层结构舱室火灾的影响,参照真实发生的火灾案例,结合案例中潜艇多层舱室的实际结构特点,采用Pyrosim建立多层舱室结构燃烧模型,调用FDS仿真研究各层火灾在自然通风和封舱状态下的差异性,发现各层火灾燃烧中均存在"顶棚射流火焰"与"间歇性复燃"现象,但出现时间点不同,且不同层火灾烟气浓度和温度在空间分布上存在明显差异,得出潜艇应采取"分层区别化灭火"的结论。

高海拔复杂艰险山区铁路隧道在火灾场景下的行人疏散仿真

为了研究高海拔环境下火灾扩散规律和人员疏散能力,采用火灾动力学模型(FDS)对海拔3500 m的施工隧道进行火灾模拟,并使用AnyLogic软件搭建人员疏散仿真模型,将火灾产物数据作为输入辅助人群疏散模拟。研究火灾规模在20 MW时,隧道内特征高度2 m处温度、能见度和CO浓度的数值变化。结合火灾产物对人体伤害的量化公式,修正社会力模型中行人期望速度,使行人速度随火灾产物数据动态变化。最后根据仿真模型,研究不同施工区域、不同响应时间下的人员疏散情况,提出合理的疏散建议。仿真结果表明:起火点附近的烟气以上升和纵向扩散为主;火灾发生后的前150 s,疏散人员相对安全;伤亡人数随响应时间的增加呈阶梯型增长,离起火点越近,人员危险系数越高。

基于森林火灾的生物迁移仿真研究综述

森林火灾给大自然和人类社会造成了无法估计的危害,随着计算机技术的发展,越来越多的学者尝试用各种方法对森林火灾蔓延模型进行仿真模拟研究,以实现森林火灾蔓延的科学模拟。但目前的研究中并没有考虑到受火灾影响的森林生物的迁移行为,导致所建立的森林火灾蔓延模拟系统并不符合现实世界森林火灾蔓延的复杂性。本文对各种生物迁移算法以及森林火灾蔓延的仿真模拟技术进行了综述,重点分析了生物地理学优化算法、生存迁移算法、基于元胞自动机、基于Agent和基于传染病SIR模型的森林火灾蔓延模型的研究进展。

10 kV电缆单相电弧接地故障引燃隧道的火灾动态仿真

电力电缆隧道火灾已经成为威胁城市电网安全的重要问题。为探究电缆隧道火灾的致灾机理,提出了一种研究电缆电气故障引发隧道火灾的动态仿真方法。首先,根据电缆内部电弧故障实验结果建立电缆接地电弧的数学模型;然后,采用电缆单相电弧接地故障的平均功率和电缆燃烧的单位面积热释放速率组成火源模型;最后,以典型电缆隧道为例进行火灾动态仿真和火灾风险评估。仿真结果表明,电弧故障发生14.4 s后电缆被引燃,故障电缆同侧向上50 cm范围内的电缆处于高火灾风险,故障电缆同侧向上50~75 cm范围内敷设的电缆处于中等火灾风险,隧道内的其他电缆处于低火灾风险。研究结果可为电缆隧道的火灾防范与安全运维提供理论支撑。

基于协作式深度强化学习的火灾应急疏散仿真研究

火灾是威胁公共安全的主要灾害之一,火灾产生的高温和有毒有害烟气严重影响了疏散路径的选择。将深度强化学习引入到应急疏散仿真研究,针对多智能体环境提出了协作式双深度Q网络算法。建立随时间动态变化的火灾场景模型,为人员疏散提供实时的危险区域分布信息;对各自独立的智能体神经网络进行整合,建立多智能体统一的深度神经网络,实现所有智能体之间的神经网络和经验共享,提高整体协作疏散效率。结果表明:所提方法具有良好的稳定性和适应性,训练和学习效率得到提升,具有良好的应用价值。

计算机仿真技术在火灾调查工作中的应用

本文较详细的介绍了计算机仿真技术的概念及其在火灾研究领域中的运用。