Simulation of smoke flow and longitudinal ventilation in tunnel fire

Understanding the characteristics of smoke flow in tunnel fire is very important for tunnel safety. The characteristics of tunnel fire were analyzed. The smoke development in different situations of an engineering example was simulated using commercial CFD software PHOENICS 3.5 by field modeling method. The spreading rules and characteristics of concentration field and temperature field of smoke flow with different longitudinal ventilation speeds were studied, which may provide the theoretical background for evacuation design in tunnel fire. The effective measures of fire rescue and crowd evacuation were also described.

矿井带式输送机火灾烟流特性及其预警防控综述

为有效防控煤矿井下带式输送机火灾事故,保障煤矿工作人员的生命财产安全,系统分析矿井带式输送机火灾的起火原因、燃烧特性、烟流特性、监测预警技术及防治措施,并基于当前研究现状提出展望。结果表明:引发带式输送机火灾的主要原因是摩擦温升、电气设备故障及明火;研究带式输送机火灾燃烧和烟流特性采用的巷道火灾模型及数值模拟相关参数具有一定局限性,需综合考虑运输巷道实际工况及环境等参数;国内虽有针对带式输送机火灾的监测预警系统,但其尚有不足,需引入5G、大数据及人工智能等新兴技术予以完善,并结合硬件探测及人员管理等方面,健全煤矿带式输送机火灾防治体系,进而全面推动煤矿安全智能化建设。

火源深度对深井立式空间火灾烟气流动特性及火灾探测方式的影响分析

为掌握深井立式车库、深地矿井等深井立式空间内火灾烟气运动规律,进而对此类火灾进行预警,以某深井地下车库为原型,构建深井立式空间模型,通过数值模拟分析火源深度和热释放速率对深井立式空间火灾烟气流动特性的影响,并掌握温度场和速度场的变化规律。研究结果表明:当火源深度足够大时,由于向上的浮力和速度减小,烟气可能无法到达井口,火源位置越深,其上方热烟气温度越高;并且火源深度对烟气流动的影响存在临界值,即临界深度,当火源高于临界深度时,火源可以从深井出口外卷吸空气,当火源低于临界深度时,火源仅能从深井内部卷吸空气。研究结果可为深井立式空间火灾的预测预警提供科学参考。

基于改进Node2vec算法的锅炉温度场分割方法研究

针对温度场特征参数差异引发的锅炉温度场分割准确性的问题,以维持温度场特征为目标,引入图结构表达场数据,通过改进Node2vec算法进行聚类分析,进而实现锅炉温度场的最佳分割。该方法基于多维度的特征信息对锅炉温度场实现分割,能够更准确地保留流场特征。在标准数据集上进行了实验验证,结果表明在具有多维度特征的数据集上,所提方法相比其他对比算法在分割效果方面有提升显著。最后将提出的方法用于分割电站锅炉温度场,结果表明该方法可以很好地捕捉温度场数据中的局部和全局特征,且结果具有较好的精确性。

重庆市2022年8月森林火灾火烧区特点及火后泥石流易发性评价

2022年8月重庆市江津区、巴南区、北碚区相继爆发森林火灾,总过火面积约35 km^(2)。火灾后火烧迹地植被及土壤结构遭到破坏,坡表堆积了厚度1~5 cm不等的灰烬层,受强降雨影响一旦爆发火后泥石流,将对附近村镇基础设施及群众生命财产构成严重威胁。通过遥感解译、现场调查及试验,查明了本次森林火灾火烧区空间分布特征,实测了火烧迹地灰烬层厚度、土壤饱和导水率等参数。结果表明研究区重度、中度和轻度火烧区分别占9.6%、34.0%和56.4%,其对应的坡面灰烬-结构扰动层平均厚度分别为5.10,3.28,1.15 cm。基于专家经验预测模型对火烧区共95条潜在泥石流沟道进行火后泥石流易发性评价,其中1条为高等易发,43条为中等易发,44条为低等易发,7条为不易发,分别占总数的1.05%、45.26%、46.32%、7.37%。考虑到现状条件下各泥石流沟域内中度和重度火烧区仍残留有大量灰烬、泥沙等松散固体物源,且土壤表现出较强的斥水性,中等及高等易发性沟道在雨季一旦受集中降雨影响,爆发火后泥石流的可能性较大。研究成果可为火烧迹地火后泥石流灾害预防与风险管理提供科学依据。

表面活性剂对含盐双流体细水雾灭火效能的影响

为探究不同类型表面活性剂对含盐双流体细水雾灭火效能的影响,选用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB35)、烷基糖苷(APG0810),从灭火时间、冷却效果、CO浓度峰值三方面开展表面活性剂对含盐双流体细水雾灭火效能影响研究。结果显示:在空气环境下,3种表面活性剂可以有效缩短含盐类添加剂细水雾灭火时间,从而降低其灭火过程中的CO浓度峰值,但同时由于其液滴粒径减小,容易受到湍流影响,导致其冷却效果相比含单一盐类添加剂细水雾有所降低。在CO_(2)环境下,由于CO_(2)比定压热容较小,表面活性剂在对含单一盐类添加剂细水雾改性后分别存在灭火时间微幅缩短和灭火时间延长的实验现象,并且相比含单一盐类添加剂细水雾,其灭火过程中的CO浓度峰值有所增大,冷却效果也有所降低。研究结果将为防治醇基燃料火灾提供参考。

基于复杂网络的火后泥石流成灾机理的建模方法

为更加全面地对火后泥石流致灾因素进行定性分析,达到灾害防控目的,基于复杂网络理论,通过梳理既有的致灾机理研究,萃取了包含致灾因素和过程事件在内的39个节点,建立了火后泥石流触发网络。随后,基于有向网络的结构特点拓展了综合度的概念,并通过综合出(入)度、中介中心性、连边脆弱度3项复杂网络拓扑特征提出了节点风险扩散度指标(NRD)用于评估网络中的关键节点。最后,以3种攻击方式针对PDFTN,对比该网络的连通度变化,以验证NRD识别结果的有效性。结果表明:NRD能够有效识别出有向网络中的关键节点,其中NRD识别出的火后泥石流关键致灾因素为地表径流,该结果与现有研究结论一致。因此,致灾因素对火后泥石流灾害结果的影响可以通过本文提出的NRD指标进行有效表征,从而为火后泥石流灾害防控提供辅助决策依据。

火源位置对深井火灾烟气流动影响的数值模拟

探究深井立式空间中不同火源位置对火灾严重程度的影响,构建深井立式空间模型,通过数值模拟法分析火源的热释放速率、火源与墙壁距离对深井立式空间火灾烟气流动、烟气温度和速度的影响。结果表明:在深井立式空间中,火羽流易受到墙壁限制。当火源向单侧墙壁靠近时,火羽流向近壁面倾斜。在同等条件下,火源越靠近单侧墙壁,火源正上方的烟气高度和温度越高,烟气向上流动速度越快。在模拟结果基础上使用公式拟合得到羽流温度与深度、火源距与墙壁距离的关系式。

某城市轨道交通车辆基地消防安全策略研究

以某城市轨道交通车辆基地工程为例,结合相关标准分析车辆基地存在的消防安全问题,并提出相应的消防安全策略,主要包含防火分区/防火分隔、安全疏散、火灾危险等级方面的设计思路。采用FDS和Pathfinder软件进行烟气流动和人员疏散数值模拟研究,根据模拟结果进行人员疏散安全性判定,验证消防设计的合理性,结果可为其他城市轨道交通车辆基地的消防设计提供依据。

矿井巷道火灾烟流流动规律及有效控制方案研究

矿井巷道火灾发生时,以三维矿井仿真平台为基础,构建矿井通风三维模型。结合火灾风流温度、浓度、火风压3种模型,对火灾风流的动态蔓延过程及原理进行研究。通过建立调控物理模型,利用Pyrosim软件对调控方案进行模拟,并利用小尺寸通风系统开展实验,验证调控方案的可行性。结合内蒙古巴彦高勒煤矿三维通风系统模型,模拟火灾发生在不同位置时的烟气流动情况,并以主运输巷道烟气蔓延为例,对其烟流路径进行有效控制,使火灾烟气以最短时间排出矿井,尽量减少火灾带来的危害。

基于两相流流固耦合方法的两栖火炮水上射击稳定性分析

两栖火炮水上射击稳定性是一个涉及两种流场与两栖火炮相互作用的复杂问题。此前的研究往往将该问题中的流场作用简化为弹簧-扭簧系统,这样的简化模型会导致两栖火炮水上射击稳定性的预测精确度不足。文章通过两相流流固耦合方法详细研究了两栖火炮受到海面风浪作用产生的摇荡。仿真结果表明,两栖火炮在3、4级风浪环境中具有较好的稳定性,同等级风浪环境下不同的车体朝向角将对两栖火炮稳定性产生较大影响。

森林火灾对泥石流孕灾环境及成灾机制的影响分析

火后泥石流是最危险的森林火灾次生灾害之一,为了探讨森林火灾对泥石流孕灾环境及成灾机制的影响,本文以湖南新田县过火区域为研究对象,利用遥感解译、野外实地调查、室内实验等方法,开展火后泥石流孕灾因子及成灾机制研究。研究结果表明,森林火灾对岩土体、植被和物源产生重要影响,因岩土体性质和植被烧毁的影响,提高了坡面地表径流和坡面侵蚀,降低了泥石流启动降雨阈值,形成初次以灰烬层为主的泥石流。这与常规泥石流的特点和成灾机制有所不同,可为火后泥石流灾害防治与风险评价提供重要参考和技术支撑。

基于3DPIV技术的煤矿模拟巷道烟气流动实验研究

为研究煤矿井下发生火灾时烟气流动的特征,进而准确分析烟气流动状态,模拟了自然状态下烟气在10 s的流动状态,确定发火产烟的大致阶段;利用三维粒子图像测速(3-dimensional Particle Image Velocimetry,3DPIV)技术分别拍摄巷道敞口、密闭以及密闭启封3种状态下固定风速1 m/s风机的启停控制,研究不同条件下烟流的运动情况。结果表明:巷道敞口烟流流动比较简单,而巷道一旦密闭,导致烟气无法扩散,高浓度烟气将会出现复杂的流动变化,如层流、过度流、湍流、逆流以及烟流分叉等现象,巷道密闭启封时会发生烟流“涌出”,此刻烟流流动状态复杂多变,但经过一定时间都会保持烟流稳定。

隧道火灾相向射流排烟系统烟气质量流率比例系数

为探究隧道相向射流排烟系统中火灾发生时烟气的流动特性,通过FDS数值模拟研究隧道内不同上、下游风速工况下的上、下游烟气质量流率变化。基于等效风速、理论分析和数值模拟结果得到上、下游风速与烟气质量流率比例系数的关系式。结果表明:当等效风速小于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数随等效风速增加而减小,并且等效风速与上、下游烟气质量流率比值存在线性关系;当等效风速大于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数为0。

单相高压与两相雾化方式对地铁车厢火灾抑制效果的对比实验研究

目前地铁车厢内细水雾灭火系统以单相高压雾化方式为主,高压管路一旦破损可对乘客生命安全构成潜在威胁。以行李袋和汽油作为燃烧物开展了全尺寸实验研究。分别从冷却能力、热辐射衰减效果及烟气抑制效果方面分析对比了单相雾化和两相雾化方式对车厢内火灾的抑制效果。结果表明单相雾化和两相雾化冷却效果相当,但两相雾化在热辐射衰减、烟气洗消效果方面较高压单相雾化更优,且安全性更好。

西昌安保公司后山火后泥石流成灾特征

火后泥石流是指火烧迹地附近发生的与林火密切相关的泥石流。以四川省凉山州西昌市安保公司后山沟为研究对象,通过无人机航拍、现场勘查和室内分析等方法,对火烧迹地、沟道流域和物源特征进行阐述分析,对火后泥石流成灾特征进行论证研究。结果表明,安保公司后山沟过火面积达到流域总面积的100%,其中重度火烧区占流域的51.8%,灰烬层厚度在3~5cm,扰动土层厚度4~6cm;中度火烧区占流域的44.4%,灰烬层厚度在2~4cm,扰动土层厚度3~5cm;火烧迹地灰烬层和火烧扰动土层厚度与火烧烈度呈正比。火后泥石流的启动方式由坡面径流冲刷和浅层滑坡组成,两种启动方式共同作用引发。火后泥石流表现出暴发频率高,火灾后第一个汛期就暴发了4次泥石流灾害,且多为当地常见的中到大雨激发,说明火后泥石流沟启动降雨阈值降低、暴发频率高。通过对火后泥石流沟成灾特征的研究,为火后泥石流的治理提供科学依据。

消防水泵启动控制方式分析和有关争议的讨论

深入分析了现行标准对消防水泵启动控制方式的要求,阐明了消防水泵不同启动控制方式之间的关系,明确了不同消防给水系统应设置的消防水泵启动控制方式,并对可能影响消防水泵启动的有关争议问题进行了讨论,给出不必纠结于流量开关和压力开关谁应该先启动,以及流量开关的设置位置的结论。要求消防水泵控制柜应随时处于被监控状态,并对制定消防水泵控制柜产品标准提出了建议。

深度调峰下燃煤机组流量特性优化及案例分析

燃煤机组控制系统各环节良好配合是机组安全、精细化运行的保障,尤其是参与深度调峰的机组。本文介绍了某300MW机组汽轮机流量特性优化,在深度调峰要求下,机组流量特性优化区间须从正常负荷区延伸至深度调峰区,采用分段线性方法优化特性曲线,改善机组负荷响应,优化调整重叠度,规避了机组调门摆动,为高压调门流量特性优化工作提供重要参考和启示。

稳流器结构对导流式消防水炮流动特性的影响

为了探究一种新的最佳星形稳流器结构形式,选取六肋式星形稳流器,设计了5种不同长度且交叉排列的星形稳流器.基于CFD对安装有5种不同结构形式的星形稳流器的导流式消防水炮内流体的流动特性展开了数值模拟研究,分析了不同稳流器布置形式对导流式消防水炮内流体速度分布均匀性、轴线速度以及湍动能的影响,并对不同布置形式下的压力降进行了分析.数值研究结果表明,稳流器可有效改善消防水炮内轴线速度分布并降低消防水炮的进出口湍动能差,分段叉排布置的稳流器可显著提升稳流效果.其中,数量为2、长度为40 mm且交叉布置的稳流器组合最有利于提升消防水炮的综合性能.同体积条件下,通过缩短单个稳流器长度,增加稳流器叉排数量的分段错位布置提升消防水炮的性能作用有限.过多数量的叉排布置会造成逆流以及较大的压力损失.研究结果对星形稳流器在消防水炮内的优化设计具有一定借鉴作用.

神东矿区新型无机膏体防灭火充填材料制备及性能研究

为解决神东矿区回采工作面两端巷道附近采空区遗煤多、易自燃、难封堵的难题,提出一种新型无机膏体防灭火充填材料,高效快速充填回采工作面上下隅角。采用神东矿区附近易获取的粉煤灰、炉渣和P·O·42.5硅酸盐水泥作为膏体主要原料,通过室内实验对材料的物理性质和化学成分进行研究,并通过膏体流动性、凝固特性、膨胀特性、充填体强度测试实验,确定出膏体最佳材料配比及外加剂参量。实验结果表明:炉渣基膏体具有良好自膨胀性,7 d自膨胀率可达5.6%,且初凝时间短,满足工程所需强度要求;膏体防灭火材料的最佳配比方案为水泥∶粉煤灰∶炉渣=1∶4∶20,质量分数为78%,J85型速凝剂的添加量为6%。工程应用表明:采用优选的膏体充填材料进行隅角充填封堵后,采空区漏风量整体下降至充填前的30%,CO体积分数从120×10^(-6)降至46.5×10^(-6),O2体积分数在深入采空区走向长度约80 m处降至10%以下,采空区内“散热带+氧化带”的走向长度由未充填前的160 m缩短为80 m。