火灾时海底隧道衬砌温度场的数值模拟

对隧道衬砌在不同火灾荷载曲线作用下的温度反应进行了模拟,根据不同计算模型,不同计算工况,分别讨论了模型尺寸、衬砌厚度、外水压对温度随衬砌深度变化的影响,数值结果表明:温度随衬砌深度变化的影响较小.     

基于PID方法的倾斜隧道中火灾烟气控制数值模拟

为改善激活式射流风机对隧道火灾烟气控制的灵活性,采用比例-积分-微分(PID)控制方法实现对倾斜隧道中火灾烟气的 自动化控制.数值求解了倾斜隧道中火灾烟气的蔓延,并耦合PID控制算法控制通风速度以模拟自动控制的射流风机.数值结果表明:在参数调整完毕后,在该数值模拟的条件下,对于非定常功率的火源、倾角大范围变化的情况,P...     

公路隧道火灾事故污染数值模拟与分析

建立了用于描述隧道内火灾事故污染物的一维扩散模型。并用此模型对公路隧道火灾事故在短时间污染物的流态进行了数值模拟和分析。通过模拟分析结果和实验统计结果的对比，表明了模型的可行性。最后，给出了污染物浓度计算公式，以供参考。     

水雾作用下的电缆隧道火灾的数值模拟研究

建立具有自动灭火功能的电缆隧道模型,采用美国NIST开发的场模拟程序FDS(5.0)进行模拟计算.计算结果表明在水雾的作用下,上部空间能够得到很好的降温对于下部的烟气也可以很好的控制,可以有效地用于电缆隧道的灭火.     

沥青路面铺筑温度场数值仿真模型

为确定一定环境下沥青混合料铺筑过程温度衰减规律, 对铺筑过程路面温度场的仿真模型进行了研究.采用非连续的随碾压次数而变的层厚、材料热物性和洒水散热条件, 连续的随温度而变的对流换热、辐射换热条件, 以及非均匀的底层初始温度场, 建立了一维仿真模型.通过变换几何模型及循环调用初始温度场的方法, 实现了非连续条件在连续场分析中的应用.由仿真模型验证, 本文模型可以在不同环境条件下实现铺筑过程温度场仿真.     

二甲醚柴油缸内温度场数值模拟研究

在K IVA源程序中向燃料库添加液态DME的各种物性参数数据模块,建立二甲醚燃料库,针对二甲醚燃料建立油束模型和燃烧模型,并把这些数学模型耦合入K IVA后形成子程序,并建立二甲醚燃烧数值仿真计算平台.利用建立的平台计算二甲醚柴油缸内燃烧温度场.得出:仿真结果与试验结果相同,所建立的二甲醚燃烧过程数值模拟平台是有一定的实用性.研究结果表明:燃用二甲醚的发动机相对于燃用柴油的发动机的燃烧时刻相对提前,对应不同时刻的二甲醚发动机缸内最高温度均小于柴油发动机,且高温分布范围较小,这将抑制NOx的生成.     

FDS在电缆隧道火灾中的应用

为获取电缆隧道火灾参数,研究隧道内空气温度及火灾烟雾体积分数随时间、空间的分布情况,应用美国国家标准和技术研究院(NIST)开发的以火灾中流体运动为主要模拟对象的计算流体动力学软件FDS对工业电缆隧道火灾进行全尺寸模拟,通过对模拟实验数据进行处理和分析,给出了电缆隧道发生火灾时烟气体积分数和氧气体积分数以及纵向温度的变化规律,为现实灭火救援以及火灾中逃亡提供了理论依据.     

室内火灾烟气流动的三维大涡数值模拟

室内火灾具有较高的危险性,是建筑火灾造成人员伤亡和财产重大损失的灾害之首。利用计算流体动力学(CFD)的方法,建立了室内火灾时期烟气流动的三维大涡数值模型,目的是通过对火灾烟气流动的数值模拟,为多室火灾的控制和人员救助提供理论基础。模拟结果认为,火灾及附近地区温度较高,烟流浓度较大,高温引燃其他易燃物品的可能性加大。通风与火灾的发展状态存在密切关系,通风既能降低室内温度,加快烟流及有毒有害气体的扩散速度,同时也为火灾的进一步发展提供条件。从模拟结果与实验验证可得出结论:火源功率大小及房屋的几何尺寸影响着火灾程度、温度及烟流浓度的分布和变化,数值计算的结果总体上与实测结果存在较好的一致性。     

大坡度隧道临界风速的数值模拟和实验研究

为解决坡度隧道临界风速存在的争议,以城市交通隧道的典型坡度构成为研究对象,通过数值模拟和搭建1∶8的坡度隧道模型实验台,对火灾工况中车辆沿坡度下行时的临界风速进行了研究,并与现有的较有影响力的2个临界风速模型"Kennedy模型和WuBakar模型的计算值进行了对比.研究结果表明:车辆沿坡度下行时,控制烟气回流所需的临界风速大于相同火灾场景中平直隧道的临界风速,且随着隧道坡度的增加,车辆沿坡度下行时的临界风速逐渐增大.综合数值模拟和模型实验的研究成果,对现有多数规范中推荐使用的Kennedy临界风速模型中的坡度修正系数进行了修正,得到了新的坡度修正系数.当隧道坡度在5%以上时,建议使用WuBakar临界风速模型进行烟气控制系统设计.     

高层建筑火灾燃烧规律的数值模拟研究

以高层建筑为研究对象,应用FDS软件对高层建筑火灾燃烧规律进行数值模拟计算。得到了高层建筑火灾时的烟气运动、着火点附近区域温度变化、CO2浓度变化等火灾参数变化规律的数值模拟计算结果,计算结果显示,在高层建筑火灾发生300s左右时,火灾开始进入轰燃阶段,火场烟气迅速蔓延,火场温度迅速上升到600℃。数值模拟计算结果为高层建筑性能化防火设计及人员紧急疏散提供一定的理论依据。     

长大隧道沥青混凝土路面的防火安全性能

通过热重分析得到SBS沥青和阻燃沥青,以及相应胶浆的着火点为417~433℃,燃烧速率为3.3×10-5~9.482×10-5kg/(m2.s).进行风速为0~3 m/s通风条件下隧道沥青路面1/20比尺模型燃烧试验和沥青试件的直接燃烧试验,测得在通常火灾规模下沥青路面燃烧深度不超过4 cm.采用考虑湍流效应和辐射传热的扩散燃烧模型对不同规模火源和通风条件下的长大隧道火灾过程进行数值模拟,计算表明,低于10 MW的隧道火灾基本不会引起沥青路面燃烧;对于205、0 MW规模的隧道火灾,只要分别保持高于2和4 m/s的通风,沥青路面基本不被引燃;沥青路面燃烧对隧道火灾的影响有限,其热释放率一般不超过火灾规模的2.3%.在以上研究的基础上,提出了隧道沥青路面防火结构层组合技术建议和防火对策.     

沥青路面结构足尺力学响应实测与仿真

为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,通过基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究.采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应,利用单轴压缩动态模量试验获取沥青混合料的粘弹性参数,通过FWD弯沉盆反算得到基层及土基的弹性模量,利用接触痕迹得到轮胎的接触面分布;通过单轴压缩动态模量试验及四点弯曲动态模量试验对传感器进行了标定.在此基础上,采用有限元软件ABAQUS建立基于实测参数的路面结构力学仿真模型,分析路面结构在不同加载位置和速度下的力学响应,并与实测结果进行对比.结果表明:所建立的路面力学仿真模型能较合理地模拟沥青层底三向应变、半刚性材料层底纵向、横向应变以及土基顶面的压应力.沥青混合料粘弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点.随着温度的增加和加载速度的减小,沥青层底三向应变、半刚性基层底的水平应变以及土基顶面压应力的响应幅值增加.     

沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估

沥青混合料的永久变形(车辙)是我国沥青路面早期病害中最主要的破坏类型,因而快速、简便、科学的进行车辙预估对于我国现阶段的路面结构设计与养护管理是非常必要的.提出基于有限元非线性理论沥青路面车辙数值模拟和车辙预估方法,结合廊沧高速廊坊段路面设计,分别进行SBS改性沥青混合料与高模量沥青混凝土进行车辙预估.结果表明:基于有...     

沥青混凝土路面温缩裂缝的研究

结合沈大高速公路沥青混凝土路面破损状况的实测资料,对高等级沥青混凝土路面温度收缩裂缝形成的力学机制和影响因素进行了研究.通过现场对沥青混凝土路面温缩裂缝发育规律的观测及沥青混合料室内试验的研究表明:低温变化速率对沥青混凝土路面内部产生温度应力的大小和性质起决定性作用.沥青的性质和矿料的性质及组成是决定沥青混凝土路面温缩裂缝发育状况的两个控制性因素;而环境因素如气温、路面结构、交通量及路龄则决定温缩裂缝的发育程度.     

基于温度场的长公路隧道内水泥混凝土路面横缝间距的确定

针对长公路隧道内外路面工作温度环境的差异,研究长公路隧道内水泥混凝土路面的合理横缝间距.采用有限元方法分析了水泥混凝土路面横缝间距分别为4m、8m、12m和16m时,不同面层板厚度、不同轴载、不同基层厚度、不同基层模量和不同基岩模量对水泥混凝土路面板底最大弯拉应力和位移的变化规律,以及不同横缝间距下水泥混凝土路面温度应力变化状况,表明长公路隧道内水泥混凝土板长变化对水泥混凝土板的温度应力影响较小,验证了进入长隧道73 m后水泥混凝土面层横向接缝间距增大至8～12m的可行性.分析结果对长公路隧道内水泥混凝土路面设计和材料选择提供了理论基础.     

沥青路面再生利用技术的研究

旧沥青路面再生利用是一项新的沥青路面修筑技术,它具有节约材料、降低沥青路面造价、节省工程费用及保护资源的作用,可废旧沥青材料对环境的污染与破坏。目前世界各国都对此项技术都非常重视,我国对旧路面再生技术的研究还刚刚开始,还有很多需要研究的地方。随着我国多条高速公路即将或者已经进入维修时期,废旧沥青路面再生利用显得日益迫切。文章分析了国内外旧沥青路面再生研究的现状与工艺,阐述了沥青路面再生利用的可行性和必要性以及再生的机理,分析了旧沥青路面再生混合料配合比设计和施工工艺。     

915 MHz微波在沥青路面再生加热中的应用

为验证915 MHz微波频率用于沥青路面再生加热的可行性,在分析微波加热机理的基础上,设计了喇叭天线参数并对其进行了优化,采用CST仿真软件,进行了915 MHz与2 450 MHz两种微波频率下单天线与阵列天线对沥青混合料的加热效果对比,同时对不同天线间距、加热高度、混合料厚度等对加热效果的影响因素进行了仿真分析。结果表明：915 MHz微波频率加热沥青混合料具有更好的均匀性与深度方向上更小的温度梯度;改变天线间距、加热高度和混合料厚度,会导致加热箱内微波相互干涉现象发生变化,进而对加热效果产生影响,当混合料厚度为250 mm,天线间距为70 mm×70 mm,加热高度为70 mm,此时加热效果最好,混合料温度均值最高,且离散系数最低,温度均匀性好,沥青老化现象较少。对于大型微波再生加热设备,由于其要求加热厚度大、产量高,采用915 MHz更为合适。     

车载引起的沥青路面内动水压力现场试验研究

为了研究移动车载引起的动水压力对沥青路面水损坏产生的影响,探究路面层内动应力变化及动水压力的长消规律,利用自主研制的耐高温动应力和动水压力传感器,对现场行车荷载引起的动应力及动水压力进行实测,获取了动水压力的实测数据;并且基于Biot固结理论,利用一种反映移动效应的车轮荷载数值模拟方法,对实测工况下路面情况进行了动态流固耦合分析,定量研究了路面层内的动水压力长消规律。发现现场实测与数值模拟结果基本一致。沥青路面在周期行车荷载作用下,路面空隙中不断产生动水压力的泵吸作用,导致沥青混合料强度下降,进而引发水损坏。该成果验证了水损坏的水力驱动机理,为水损坏研究和路面设计提供了借鉴。     

模型试验的数值仿真——深圳大盐共同沟安全研究

根据模型试验,数值模拟了在带有燃气管道的共同沟中燃气泄漏后的浓度分布,并对浓度分布情况进行分析.对比模型试验结果发现,在气体泄漏点的一定范围内,标准kε湍流计算模型能够模拟燃气的泄漏,数值计算的燃气浓度能够满足工程精度要求.数值分析表明,实际工程可以用标准kε湍流数值模型来模拟.