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.

Experimental Simulation Study of Smoke Flowing Properties in Running Train

Tbe experimental simulation has been performed to investigate the smoke flowing properties within the 1/5 reduced-scale model of a sleeping carriage. The velocity field of the running train on fire is simulated in a wind tunnel of the State Key Lab of Fire Science, USTC (University of Science & Technology of China). In this paper, the fire-smoking properties and the variation of the temperature field in the sleeping carriage are analyzed. This paper introduces the simulation method of reducedscale experiment about the running train and the analysis or the experimental data. It provides the basis of experiment for the running train’s fire-safety and full-scale experiment in the future study.

基于SolidWorks Flow Simulation的矿用烟雾传感器气室结构流体仿真分析

针对矿用烟雾传感器气室结构容易进水且烟雾进出困难、影响烟雾传感元件响应时间的问题,为改善烟雾传感器气室结构对探测元件的影响并提高其防水性能,通过SolidWorks Flow Simulation对3种不同夹角投影的开孔气室结构进行流体仿真分析,研究了不同夹角开孔影响的气流、水流分布特征及变化规律。结果表明:气室结构设计为60°夹角投影的开孔防水、进烟雾程度对传感元件的影响最小,能极大地提高烟雾传感元件的检测灵敏性。

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。

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。

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。

海上平台强引射放空火炬流动特性数值研究

针对一种强引射放空火炬,应用Fluent软件对辅助引射器和火炬头的流动特性进行了数值模拟研究。基本型计算表明,辅助引射器的引射系数为3.25,火炬头的引射比为0.77。正交分析表明,辅助引射器优化参数组合为:混合管道扩张角4°、喉部环空间隙7.5 mm、燃气入口直径7 mm、空气入口直径60 mm,优化结构引射系数为6.30;火炬头优化参数组合为:筒体扩张角7°、防风罩间隙207 mm、辅助引射器数量8、主放空管深度242 mm,优化结构引射比为0.89,引射性能提高16%。

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。

焦炉烟气脱硫脱硝技术工业化应用及工艺优化分析

为解决焦炉烟气直接排放对环境造成污染以及资源浪费的问题,在对焦炉烟气成分分析以及工艺设计遵循原则分析的基础上,根据现场生产条件确定了最佳的脱硝脱硫工艺路线;基于Aspen Plus软件构建了脱硫脱硝工艺路线模型,分别对烟气流速、氨气与一氧化氮体积比、液气比以及钙硫比对脱硫脱硝效率的影响进行仿真分析,最终得出了最佳的脱硝脱硫工艺参数。

太原某多层丙类生产车间防排烟系统设计

随着我国经济的快速发展,大量的工业企业兴盛,生产车间建设也越来越多。以山西省太原市综改区某多层丙类生产车间为例,结合《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB 51251—2017),对多层丙类生产车间防排烟系统的设计进行探讨,为类似工程的设计提供参考。

基于深度神经网络和趋势特征向量的舱室火灾蔓延预测

为了增强CFAST模型的预测精度和应对模型误差,本文提出一种基于LSTM的深度神经网络模型,结合趋势特征向量算法,预测火灾烟气流动的趋势和温度分布。该模型考虑了舱室火灾蔓延度和火灾扩散度等指标,通过提取CFAST预测的火灾时间序列中的趋势特征,并通过LSTM网络的迭代训练过程,校准CFAST的预测偏差,实现对火灾烟气流动和温度分布的高效预测。最终基于船舱火灾典型案例的仿真试验,验证了本文所设计优化方法对舱室火灾蔓延预测的性能。

烧结烟气循环罩漏风数值模拟

烟气循环技术是基于部分热废气被再次引入烧结过程的原理而开发的一种新型烧结模式,可以显著提高烧结余热利用率,降低污染物排放。本文利用CFD软件对某钢厂烟气循环系统的烟气罩进行了模拟,研究了导流板角度对料面压力、烟气循环罩的漏风率和烟气流动速度的影响。结果表明:漏风口流速过大,导致进入烧结料面风量降低,烟气在烧结料面氧含量相对较低,通过在远离进气口的漏风口处增加导流板,烧结料面的烟气流速增加,烟气分布更加均匀,即使导流板角度改变,料面风压基本不变;漏风率由10.071%降至3.932%;烟气流速与导流板角度成反比例关系,当导流板与烧结料面角度为31.37°时,烟气流速最高,为1.324 5 m/s,漏风率最低,仅3.932%。通过改变导流板与烧结料面的角度,增加了烟气流速和进入烧结料面的氧气含量,使烧结燃料地更加充分。

某300MW燃煤锅炉脱硝系统流场优化

针对燃煤电厂目前SCR脱硝系统存在的烟道导流板设置不合理,造成反应器流场不均的问题,采用CFD数值模拟软件模拟研究了SCR脱硝系统内的烟气流动特性。优化了省煤器出口及喷氨格栅上游导流板,且在喷氨格栅下游新增氨烟扰流器。模拟结果显示,省煤器出口烟道纵截面速度分布相对偏差由36.89%降低至26.06%,喷氨格栅上游截面速度分布相对偏差由16.65%降低至8.65%,首层催化剂入口上游500 mm处的氨氮摩尔比分布相对偏差由8.78%降低至4.78%。优化后烟道内首层催化剂入口的速度场分布和氨氮摩尔比分布均满足SCR脱硝系统流场要求,为后续流场优化工程改造提供了指导依据。

基于数值仿真的吸油烟机前端多流域建模及流场优化研究

目前吸烟效果是用户在吸油烟机实际使用时需要进一步优化的技术方向,前端多流域的设计对整机的吸烟效果有着重要影响。计算流体力学在吸油烟机技术方向研究中起到极其重要的作用,用于其风机系统(蜗壳、叶轮、电机)、风道、前端流道等多模块的设计和优化。吸油烟机在现有厨房使用环境中,容易受到横风或者周围其他复杂环境影响,导致吸烟效果变差,使部分烟气扩散至厨房内,使厨房内异味严重,油烟量大,增加厨房的清洁难度。通过数值仿真对比分析与实验验证的方法设计了一种异型双进气口,可以扩大负压区的覆盖范围,降低锅具烟气正上方的负压值,提升吸油烟机对锅具产生的烟气的拢吸能力,烟气流动泄漏更少,同时由于前端气流流动方式的改变,整机的半消声室噪声水平降低约0.6 dB(A)。

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律,运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统,开展下行通风火灾的管道相似模拟试验,得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律,对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明,火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快,巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度,火风压作用增强,通风系统稳定性降低,更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中,存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关,通风能力越强,巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。

列车阻塞下类矩形隧道烟流特性研究

为研究类矩形隧道中地铁列车阻塞情况下的烟气运动特性,利用FDS软件,分析有、无列车两种工况下类矩形隧道中烟气蔓延、温度分布以及临界风速的变化规律。结果表明,无列车堵塞时,火源与隧道顶棚间距较大,空间高度对火焰燃烧的抑制效果不明显,出现受浮力影响的羽流;有列车堵塞时,受车厢顶棚阻挡会出现双侧线性羽流。无列车堵塞时,烟气温度最大值位于火源上方,火源两侧依次降低;有列车堵塞时,高温区始终位于隧道顶棚两侧,且隧道顶棚左侧由于存在弧形结构,温度稍高于右侧。当热释放速率不大于7.5 MW时,临界风速与其呈正相关;当热释放速率大于7.5 MW时,临界风速受热释放速率的影响逐渐变小;临界风速会随着阻塞比增大而减小。因此,精准探测列车停靠位置,优化通风排烟方式,可达到最佳的效果。

基于FDS和Pathfinder的建筑子母式防火门火灾安全疏散模拟研究

子母式防火门广泛应用于各类建筑中,但由于受其实际疏散洞口径宽的限制,当遭遇火灾时其安全疏散显得尤为重要。本文结合某工程项目实例,利用FDS和Pathfinder软件对火灾场景下子母式防火门安全疏散性能进行模拟研究。首先采用FDS软件建立建筑烟气流动模型,分析了CO气体体积分数、温度、能见度的变化规律,并计算了火灾危险来临时人员可用安全疏散时间;然后,假定子门锁闭,利用Pathfinder软件对不同母门宽度条件下火灾发生时人员安全疏散进行数值模拟,计算出最优母门和子门疏散宽度。结果表明:火灾发生时,烟气能见度相较于有毒气体和温度对人员安全疏散的影响更大;在不同场景条件下,随着母门疏散宽度的增加,人员开始疏散到疏散至安全区域的疏散时间t3近似线性缩短,有利于火灾时人员的安全疏散;若母门疏散宽度小于0.9 m,建议子门安装闭门器且确保送检合格,保证子母式防火门的总疏散宽度满足消防验收规范中最小洞口疏散宽度不小于0.9 m的要求。

矿井复杂风网火灾风烟流应急调控技术及应用

针对复杂通风网络井巷火灾预防和应急救援较困难现状,分析了风流场、温度场、烟流浓度场的风流扰动、热量传递、烟流扩散等规律。根据不同火源位置的烟流演化规律,提出一种能够同时满足排烟风量和采场风量需求的火灾风烟流应急联动调控方案。以鄂尔多斯转龙湾煤矿为应用案例,建立了转龙湾煤矿火灾烟流应急联动调控系统。为分析其控风排烟效果,结合实际的井巷和通风参数,基于Ventsim软件构建了其复杂通风网络三维可视化模型。运用VentFire模块对其不同火源位置火灾场景的风烟流蔓延效果进行模拟。分析了采取应急调控方案前后的排烟效果和风量分配情况。结果表明:当不同位置发生火灾时,及时启动应急排烟方案,在满足排烟风量的基础上其他各关键地点的风量仍能保证正常通风时的90%以上,能够满足转龙湾煤矿灾变期间的控灾、救灾需求。