安全工程全日制专业学位研究生培养困境及对策分析

自2009年以来，安全工程领域全日制专业学位硕士研究生教育进入了快速发展时期，招生规模不断扩大。在此过程中出现如师资不足、双导师制落实不好，生源质量相对较低，课程设置缺少职业性、与学术性学位课程没有区分度等问题。可以积极推进产学研合作、加强对导师的培训；完善招生制度，发展专业学位学士教育；构建实践导向的课程体系等措施来保障安全工程领域全日制专业学位硕士研究生教育健康快速发展。

障碍物对预混火焰特性影响的大涡数值模拟

障碍物在预混气体火焰传播过程中对其结构及传播特性造成较大影响,对火焰的加速和爆燃转爆轰过程(deflagration-to-detonation transition,DDT)起到直接的促进作用。通过障碍物条件下可视管道中甲烷/空气预混火焰传播实验,捕获其火焰微观结构变化。采用三维物理模型,采用壁面自适应局部涡黏模型(wall-adapting local eddy-viscosity,WALE)的大涡模拟(large eddy simulation,LES),并用火焰增厚化学反应模型(thickened flame model,TFM)对实验过程进行重现。分析开口管道中预混火焰翻越障碍物后的复杂流场变化,并分析层流向湍流转变过程的特点。揭示了在障碍物影响下预混火焰扰动失稳现象的直接原因,是由障碍物引发的3个气流涡团同时作用而形成Kelvin-Helmholtz不稳定及Rayleigh-Taylor不稳定现象耦合作用所导致。

突扩管道中H2/Air预混火焰传播特性的数值模拟

为探究氢气(H2)/空气(Air)预混气体爆炸事故中突扩型管道对火焰结构形成与发展造成的影响,基于k-ε湍流模型和β-flame火焰增厚模型,采用Flacs软件开展不同突扩角度β对突扩管道内火焰传播特性(速度和超压等)影响的数值模拟研究。结果表明:不同β的管道内H2/Air预混火焰传播过程都经历熄灭与再次点燃阶段;β对管道内火焰传播距离有明显影响,随着β角度减小,火焰极限传播距离明显降低;β越小,管道内斜压作用对涡旋抑制效果越明显,进而越会抑制燃料组分的输运和火焰的继续传播。

磷酸铁锂电池组燃烧特性研究

为明确锂电池的火灾危险性,对不同数量磷酸铁锂电池组火灾时的电池表面温度、火焰形态、火焰温度、热释放速率、质量损失损率以及可燃气体体积分数等燃烧特性参数进行试验研究。结果表明:磷酸铁锂电池组的热失控温度约200~300℃,呈现集中燃烧,气相火焰温度可达1100℃;磷酸铁锂电池组电池数量增加,喷射火焰出现的次数增多,热释放速率峰值相应出现;电池组最大质量损失速率随电池数量的增加呈幂函数变化,放热量与电池数量的1.28次方成正比。

受限空间内高温热辐射对火灾规模增长特性的影响

利用电加热板模拟外界热辐射,研究了不同火灾规模情况下高温热辐射对固体表面火蔓延特性的影响规律.实验中,通过图像技术和热电偶测温技术相结合,测量了火灾蔓延过程中火焰形态、温度场分布以及火蔓延速度等特性参数的变化规律.结果表明,随着高温热辐射强度的增加,固体可燃物内部温升速率显著提高,相应的火蔓延速率和火焰面积(对应热释放速率和火灾规模)也明显增加.通过对实验结果进行分析,得到了火蔓延速率与热辐射强度之间的函数关系式,并基于此建立了受限空间火灾规模增长特性的理论预测模型.

水凝胶对磷酸铁锂电池灭火实验性能

水系灭火剂因兼具比热容高和隔绝性强的特点,在对锂电池火灾的扑灭过程中相对于其他灭火剂更为高效,然而传统水系灭火剂的保水以及附着能力有待进一步提高。本工作报道一种使用羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose)与氯化铝(AlCl_(3))溶液混合制备的水凝胶络合物灭火剂。温度敏感性研究表明:凝胶分子的亲水性使其表现出保水性强和附着力高的特点,且在低温时有较好的流动性,高温又表现出足够的黏性,在方便使用的同时,又增加了锂电池全面降温效果。为探究水凝胶灭火剂的灭火性能,对磷酸铁锂电池组(LIBs)展开燃烧实验,通过对水凝胶灭火剂使用与否两种情况下的火焰图像、电池高度、燃烧温度等燃烧特性参数进行分析,对水凝胶灭火剂的灭火效果做出评估。结果表明:在喷射灭火剂后,电池组温度迅速降低至热失控温度200℃以下;水凝胶灭火剂对射流火焰有一定限制作用,且可以阻碍多个电池间热量传递;在使用水凝胶灭火剂后,电池均未发生复燃,说明水凝胶对锂电池火灾具有较好的灭火效果。

激光起爆数值模拟边界精度对计算结果的影响

在设计激光精密火工品的过程中,炸药的温度场无法通过精密物理实验直接测量,数值计算结果成为炸药温度场最全面可信的依据。为了研究不同边界精度对数值计算的影响,采用不同边界处理方法,利用Fortran语言进行数值计算,并将数值解和解析解进行比较。分析结果后发现:边界条件的精度不同,计算结果出现显著差异。边界条件与内部精度一致的数值计算结果与理论解析解几乎重合,而更适合用作激光精密火工品的设计依据。