基于CFD的油罐全液面火灾热辐射分布研究

基于CFD技术对容量0.1~15.0 m~3油罐全液面热辐射分布进行数值模拟,建立火场热辐射分布模型,探讨热辐射的分布规律。模拟结果表明:大型油罐全液面火灾中,热辐射通量随目标点距油罐的距离先增大后减小;对于3×10~4 m~3汽油罐全液面火灾,目标点距罐壁的距离为0时热辐射通量较小,为2.68kW/m~2;距罐壁约26 m处热辐射通量达到峰值21.60 kW/m~2。油罐直径影响火场热辐射的分布强度和传播范围,罐壁高度影响火场热辐射的分布。     

热辐射通量对谷物粉尘燃烧特性的影响

为研究热辐射通量对谷物粉尘燃烧特性的影响,以可食用玉米淀粉为研究对象,采用锥形量热仪(CONE)研究不同热辐射通量对热释放速率、质量损失速率、烟气温度、引燃时间等的影响。原料分别过120、140、160、180、200目标准筛进行筛分,于22、24、26、28、30 kW/m~2热辐射通量下进行点火燃烧实验。结果表明:相同测试条件下,玉米淀粉热释放速率峰值随热辐射通量的增大而增加,30 kW/m~2时峰值强度增大至最大80.293 6kW/m~2。热辐射通量变化对平均热释放速率、平均有效燃烧热、放热总量的影响较小。质量损失速率变化曲线随热辐射通量的增加向左移动,辐射通量22 kW/m~2质量损失速率曲线呈现一个较大的峰,其他辐射通量时均呈现双峰特征。烟气温度变化曲线随热辐射通量的增加整体向上移动。引燃时间随热辐射通量的增加而减小,呈线性减小关系且影响较大:热辐射通量为22 kW/m~2时,引燃时间为104 s;30 kW/m~2时,引燃时间减小至58 s。故相关涉粉企业在生产过程中应加强厂房内通风换气,严格控制设备、通风除尘管道等的温度避免内部热辐射温度过高。     

野外组合式软体油囊油料火灾发展规律数值模拟

针对油料火灾燃烧特性,基于油料燃烧实验结论,选用湍流燃烧模型、热辐射模型以及烟气模型,利用FLACS 模拟直径0.5 m 的小尺度油池火燃烧和大尺度野外组合式软体油囊油料泄漏起火。结果表明：油池火燃烧最大热辐射通量分布并不以油池中轴线严格对称;野外组合式油囊发生油料泄漏后的流淌火灾燃烧过程中整体自装卸托盘处受到的最大辐射强度高达35 kW/m2,油囊处受到的最大辐射强度约18 kW/m2;火灾发生20 s 后油囊受到的热辐射强度即可达到使油囊熔化的最低能量。     

不同场景下槽罐车火灾的数值模拟研究

本文为了研究不同类型的易燃液体槽罐车火灾的影响范围,利用Fire Dynamics Simulator(FDS)软件,以不同场景下的槽罐车火灾为研究对象,分析了易燃液体槽罐车火灾的原因和种类。对装有易燃液体的槽罐车的罐内池火灾和罐外池火灾进行数值模拟,通过对火场特征参数的研究,得出无风和有风情况下,槽罐车火灾对周围人员和物体的热辐射影响,并与经验模型进行比较。以热通量准则作为判断标准,确定火灾事故的影响区域。结果表明,罐外池火灾比罐内池火灾造成的影响范围更大;有风时,下风向目标处所受热辐射显著提高;无风罐内池火灾场景中,罐壁的遮挡效应对近火源处的温度和热辐射有影响。     

浮式生产储卸油装置上部模块原油泄漏灾害研究

为研究浮式生产储卸油装置（FPSO）上部模块原油泄漏引发的灾害,以某FPSO加热撬块发生原油泄漏为例,建立原油蒸气扩散模型和池火灾模型,定量分析原油蒸气爆炸和池火灾的危害规律与危害范围。研究表明,原油蒸气质量浓度在泄漏源处最大,质量浓度为0.23 kg/m3区域内遇火有发生爆炸与池火的风险,同时随着泄漏时间增加,目标与液池中心水平距离越小,所接受热辐射通量的上升速度越快,蒸气云爆炸冲击的危害越大。     

基础隔震结构的长周期抗震性能分析

为研究长周期地震动下基础隔震结构的抗震性能,根据目前长周期地震动的界定方法,共选取18条近场和远场长周期地震动记录作为外部输入,对基础隔震结构进行非线性动力时程分析。根据混凝土和钢筋材料的本构关系,定义了构件的性能准则,建立了隔震结构的弹塑性分析模型,探讨了基础隔震结构在长周期地震动作用各构件破坏的变化特点,并提出利用钢支撑改善隔震结构长周期抗震性能的加固措施。研究结果表明,在相同地震动强度下,相对于普通地震动,结构在长周期地震动作用下底层的破坏最为严重,是结构的相对薄弱部位,通过在结构底层外侧柱间设置钢支撑,能够有效提高隔震结构的长周期抗震性能。     

聚氯乙烯热解及火灾行为

用热失重法研究了聚氯乙烯在空气中的热分解特性,并建立了聚氯乙烯热解动力学模型。用锥形量热仪对聚氯乙烯在不同热辐射通量强度下的燃烧进行了分析,通过试验数据推导了聚氯乙烯的点燃温度、临界热辐射通量及维持燃烧所需的最小热辐射强度。利用大尺寸墙角火试验对聚氯乙烯材料的真实火灾行为进行了研究。PVC空气中的热解包括脱氯反应过程,环化、芳化和降解过程,碳的氧化反应过程。减小PVC的火灾危害应重点研究如何减少PVC的发烟。     

滇中地区火烧迹地地盘松幼林的燃烧特性

采集重大森林火烧迹地地盘松幼林的地表可燃物,以铁质燃烧床为主要实验仪器测试其燃烧特性。结果表明：地盘松幼林地表可燃物燃烧时产生的火强度属于低强度火,其中火焰热辐射、蔓延速率、火焰高度、火焰最高温度、火焰维持时间和火强度分别为(2.71±0.74） kW/m²、（0.41±0.11） m/min、（37.10±15.52） cm、（462.90±60.26） ℃、（4.24±1.07） min、（185.31±131.53） kW/m。无焰燃烧时的热辐射和温度分别为（2.40±1.52） kW/m²、（325.00±64.97） ℃。地盘松幼林的阻滞时间为100 s左右。距离火焰30~150 cm处,30~133 s内温度呈现急剧上升后急剧下降的趋势,且只有一个峰值;距离火焰10 cm处维持高温的时间较长,火灾隐患较大,灭火时应多注意防止发生复燃的现象。     

初始油温对变压器油燃烧特性影响

利用锥形量热仪开展了不同初始油温对变压器油燃烧特性影响的试验研究。结果表明,变压器油的引燃时间随初始油温的升高基本呈现缩短趋势;外加辐射热通量为20 kW/m~2时,初始油温升高会导致变压器油热释放速率峰值和CO生成速率的增大;50 kW/m~2时,外加热源强度是变压器油燃烧特性的主要影响参数,此时初始油温对变压器油热释放速率和CO生成速率的影响均不明显;不同初始温度的变压器油,燃烧过程中的烟气生成速率均较为接近。     

压缩空气泡沫喷淋系统在水下隧道的应用研究

搭建模型开展隧道油池火灾模拟试验,研究压缩空气泡沫与汽油火作用过程中的温度、烟气、热释放速率、热辐射强度等火灾参数变化规律,考察压缩空气泡沫喷淋系统对油池火的灭火性能。结果表明:在5 L/(min·m2)供给强度下,压缩空气泡沫喷淋系统结合A类泡沫灭火剂对于汽油池火具有优异的灭火性能,且泡沫性能稳定;在压缩空气泡沫作用下,隧道顶部及侧壁100℃以上高温持续时间不超过2 min,并且油池火周围的热辐射强度可在30 s内将降至1 kW/m2以下;压缩空气泡沫对于隧道内高温烟气层扰动很小,不影响人员逃生疏散。     

喷涂油漆在薄金属表面燃烧特性研究

摘 要：通过锥形量热仪研究了喷涂油漆在薄金属表面的燃烧特性。选用35,50,65,80 kW/m2共4种热辐射强度,得到点燃时间、热释放速率、CO释放速率等参数。结果发现：薄金属表面油漆为典型的热薄型固体,点燃时间的倒数与热辐射强度呈线性关系。喷涂层数越多,引燃所需的热辐射强度越小,火灾危险性也越高,试验得到1层喷涂、2层喷涂和3层喷涂的临界热流强度分别约为30.8,10.0,5.0 kW/m2。热释放速率呈现出双峰特性,第一峰值和第二峰值随热辐射强度呈线性增长关系,且峰值随喷涂层数的增加而增加。CO释放速率则呈现出3个峰值。随着热辐射强度增加,各样品的火灾性能指数不断降低,火灾蔓延指数不断升高,火灾危险性增加。     

辐射热作用下金属钠燃烧现象试验研究

在辐射热通量为25~60kW/m²条件下对利用锥形量热仪对金属钠的燃烧现象进行了研究,测量了燃烧尾气中的氧气含量与剩余物料的质量。结果表明:随着环境热通量增加,金属钠燃烧现象存在较大差异性,残留物数量逐渐减少至完全参与燃烧。当辐射热通量小于30kW/m²时,金属钠未出现明火燃烧;在外界辐射热通量为50~60kW/m²时,金属钠发生较不稳定、不充分的明火燃烧;当辐射热通量大于60kW/m²时,金属钠发生较为稳定且全面的明火燃烧。     

典型变压器油燃烧特性及烟气危害性研究

利用锥形量热仪及傅里叶变换红外光谱仪,测试了典型变压器油在3种不同外加热辐射通量下的燃烧特性和烟气危害性。重点对比了凝固点不同的KI25X和KI50X变压器油的燃烧过程和火灾危险性。结果表明,外加热辐射通量和变压器油的类型均会对燃烧特性和火灾危险性产生影响。随着外加热辐射通量的增加,两种变压器油的点燃时间均缩短,HRR、生烟率及CO的浓度峰值随之增加。当外加热辐射通量提高至35 kW/m²时,KI50X变压器油火灾的蔓延速度更快,释放出的毒性气体浓度更大,此时其火灾热危险性和烟气危害性相较更大。     

典型汽车内饰材料的燃烧特性研究

采用锥形量热仪实验对涤纶面料丙纶玻璃纤维板、涤纶面料丙纶麻纤维板和 PVC 革丙纶麻纤维板 3 种典型汽车内饰材料在 25、35、50 kW/m2 热辐射强度下的点燃时间、质量损失率、热释放速率等燃烧特性参数进行研究,并选取点燃预测模型计算材料的临界热辐射强度,使用轰燃倾向指数和热释放总量评价其潜在火灾危险性。结果表明,在实验热辐射强度下,涤纶面料丙纶麻纤维板质量损失百分率最大,结构完整性最差;涤纶面料丙纶玻璃纤维板平均点燃时间最短,临界热辐射强度最小,最容易被引燃;PVC 革丙纶麻纤维板热释放速率峰值最大,火灾性能指数最小,发生轰燃的可能性最大。     

基于CONE的超高温耐火电缆火灾危险性分析

利用锥形量热仪对超高温耐火电缆在不同辐射功率下的点燃时间（TTI）、热释放速率（HRR）、质量损失速率（MLR）和燃烧残余物进行了研究。研究表明,随着辐射功率增加,耐火电缆的TTI逐渐缩短,HRR和MLR逐渐增大,火灾危险性逐渐增加。超高温耐火电缆在35 kW/m2和50 kW/m2辐射功率下火灾性能指数相比于25 kW/m2分别增加了44.4%和176.5%,火灾增长指数分别增加了30.4%和83.0%。结合理论分析可以得出,耐火电缆的临界辐射功率为3.61 kW/m2、零辐射平均热释放速率为36.5 kW/m2,表现出较低的火灾危险性。     

聚丙烯腈织物热稳定性与燃烧特性研究

对聚丙烯腈(PAN)织物在空气气氛下的热稳定性和3种热辐射强度下的燃烧特性进行研究。结果表明,PAN织物在空气气氛中的热分解过程主要包括3个失重阶段;随着热辐射强度的增大,PAN织物点燃时间有所提前,热释放速率和产烟率的峰值均得到了一定程度的提高,到达峰值的时间均有不同程度的提前,质量损失率增加,且初始热分解时间提前;当热辐射强度为25 kW/m2时,PAN织物的燃烧不充分,烟密度最大;热辐射强度越大,烟气扩散越快,且PAN织物的火灾性能指数值减小,火灾增长指数值增大;PAN织物具有较高的火灾危险性。     

Fire impact assessment in FLNG processing facilities using Computational Fluid Dynamics (CFD)

Increasing demand for natural gas has pushed the exploration of natural gas to remote offshore locations using a Floating LNG (FLNG) facility. In this facility, fire hazards are comparatively high and even a single fire accident may be catastrophic due to the congested and complex layout of the facility. This study proposes a novel methodology for modelling the impact of a fire event in an FLNG facility. Hazard identification and accident credibility assessment have been used to discover the three most credible fire accident scenarios. These scenarios have been simulated using Computational Fluid Dynamics (CFD) code, Fire Dynamics Simulator (FDS). The results have then been compared to identify the most severe impact of the fire on personnel and assets using thermal radiation and risk levels. It has been found that the fire event in all three scenarios has a high potential to cause damage to adjacent assets. From this comparison, it is evident that the scenario in the Mixed Refrigerant Module in the liquefaction process has the highest risk of fire to both on-board personnel and assets. The proposed methodology may be adopted further for safety measure design to mitigate or avoid the impacts of a fire event in any complex processing facility.     

基于场模型的大空间建筑火灾钢构件升温的简化计算方法

高大空间建筑火灾中，热量主要通过热烟气的辐射传热和对流传热方式，向无防火保护层的钢构件表面或钢构件的防火保护层传递，防火保护层再以热传导方式向钢构件表面传递。假定钢构件截面温度均匀分布，将高大空间建筑火灾中的实用空气升温曲线作为构件升温边界条件，对集总热容法建立的热平衡方程求解，得出钢构件在火灾下的温度一时间曲线。为便于工程应用，在钢构件升温影响参数分析的基础上，通过曲线拟舍得出实用的钢构件升温计算公式，为研究大空间钢结构建筑在火灾下的结构全过程反应，提供钢构件升温条件。