液化天然气池火固体火焰模型及预测工具

通过对陆上和水上LNG大尺寸火灾实验测试结果进行分析,得到影响LNG池火灾热辐射的关键参数,包括最大燃烧速率、最大表面热辐射能及LNG池火燃烧速率、表面热辐射能、火焰形状和传输率预测模型,并据此开发了基于固体火焰模型的LNG池火热辐射预测工具LNGFHR.与LNG-FIRE 3模型的计算结果进行对比,表明LNGFHR在陆上圆形LNG池火灾热辐射预测值与LNGFIRE 3接近;对于水面LNG池火,LNGFHR采用了最新的大尺寸LNG水面池火实验的研究结果,其预测结果大于LNGFIRE3模型的预测值.     

纵向通风下障碍物对隧道火灾燃烧速率的影响研究

采用模型隧道实验的方法,研究不同纵向通风速度和障碍物距离下池火燃烧速率的变化规律。结果表明,在纵向通风的条件下,障碍物的距离为5 cm时池火的燃烧速率最高。在障碍物距离一定时,池火的燃烧速率随纵向通风速度增加而增加。障碍物距离在一定范围内,池火的燃烧速率高于无障碍物的情况,而障碍物距离超出一定范围时,池火燃烧速率与无障碍物的情况相差不大。障碍物的存在对池火燃烧速率的影响主要归因于侧壁辐射效应和气流场的变化。纵向通风对池火燃烧的影响更为明显。当障碍物距离改变时,气流场会改变火焰的倾斜方向,进而改变侧壁辐射效应。这些发现对于深入理解隧道火灾特性、优化消防安全设计以及制定有效的火灾防控措施具有一定的指导意义。     

纵向风对隧道柴油池火影响的试验研究

在全尺寸隧道模型中开展了试验研究,采用柴油池火设计了2.8~12.2 MW共8组工况,考查了油盘面积2~5 m~2、纵向风速0.2~2.0 m/s条件下隧道火灾烟气层形态、热释放速率和火源燃烧速率的变化规律。研究发现,各工况在该区域附近的烟气分层效果较好,纵向风速对各工况中火源区烟气分层影响不明显。热释放速率经验计算值比测量值普遍高7%~30%,但当火源面积较大、纵向风速较高时经验计算值显著低于测量值。火源平均燃烧速率表现出与热释放速率一致的变化规律,随隧道纵向风速增大而增大。在纵向风作用下,3 m~2和5 m~2柴油池火的燃烧速率比无风环境下分别高出18.4%和25.1%。     

环境风作用下建筑开口溢流火焰拓展规律研究

建筑开口火溢流特征参数研究是火灾科学领域的基础研究内容之一,尤其是正交侧吹横向风影响下的开口火溢流特征更是影响到相邻建筑的火灾危险性。基于弗洛德相似准则,利用缩尺寸建筑燃烧腔室模型开展建筑溢流火灾实验,在正交侧吹横向风作用下,对不同火源功率和不同开口尺寸的建筑腔室溢流火焰扩展规律进行探究。重点分析风速对火焰形态的影响,建立环境风作用下建筑腔室开口溢流火焰长度的分段预测模型,为建筑外立面防火设计提供参考。     

大型换流变火灾与泡沫细水雾联用灭火系统特性研究

为研究大型换流变火灾外围池火燃烧特性及灭火要求,建立了换流变火灾试验模型,研制了换流变实体火灾灭火试验平台,通过开展池火燃烧及泡沫-细水雾灭火试验研究,分析了火灾时换流变外围温度场特性。试验表明：模型中换流变油池火燃烧行为与实际换流变火灾类似,池火贴壁燃烧且卷吸效应明显,阀侧火的羽流温度高于其他区域,换流变壁面快速升温致使钢材屈服强度降低,局部结构出现变形,换流变内部变压器油、防火墙壁面升温缓慢。泡沫细水雾联用系统灭火可快速扑灭明火,降温、隔氧效果明显。     

金属钠池火重点问题研究进展

分析总结金属钠火灾研究的重点问题,介绍钠池火燃烧速率理论分析、钠池火数值模型的发展及对钠池火的抑制。实验证明,液氮对钠池火是一种有效的灭火剂。提出金属钠火的研究方向:钠池火发展过程中的转变温度;气溶胶的反应问题;全尺寸实验的缺乏;民用工业中钠池火的扑救问题。     

不同氧浓度船舶机舱油池火灾热流场特性

搭建1.5 m×1.5 m×1.0 m的船舶封闭舱室火灾实验平台,以柴油池火为火源,对初始氧气体积分数为19%、20%、21%条件下的火灾演变特性进行研究。采用数值模拟和实验相结合的方法,分析舱内温度场和速度场的变化。研究结果表明:燃烧初期阶段,初始氧气浓度增加,靠近火焰根部的温升明显,而顶部区域的升幅较小;燃烧后期阶段,初始氧气浓度降低,火焰燃烧状态改变,燃烧速率和燃烧温度降低。初始氧气浓度的降低使舱内整体温度和空气流速下降,油池火燃烧速率随之下降。     

石化行业多罐池火燃烧危险性分析

火灾是储罐区常见的灾害事故类型,多罐池火灾连锁事故一旦发生,往往带来不可估量的损失。本文分析了多罐池火灾连锁事故致灾效应,阐述了初始池火灾诱发多罐池火连锁事故的过程;利用数值模拟方法对不同工况下单一池火和四源池火燃烧场景进行了数值模拟,分析了不同工况下四源池火燃烧时火焰融合情况,同时借助火焰高度特征参数对比分析了单一池火和多罐池火的燃烧危险性。     

小尺度环氧丙烷池火燃烧特性研究

为研究低沸点易燃液体池火燃烧特性,以环氧丙烷为燃料,利用自行搭建的小尺度池火燃烧试验平台开展不同直径池火燃烧试验。使用油盘直径分别为12、16、20 cm,通过电子天平、热电偶、辐射热流计、电子摄像机等测量燃料速率、火焰温度、火焰高度、热辐射等特性参数,并结合理论公式分析特征参数随直径变化的规律。结果表明,环氧丙烷池火稳定燃烧速率与油池直径成正比;平均火焰高度试验测量值与理论结果基本一致,在试验工况下约为3.2倍油池直径;火焰轴线平均温度随着高度增加呈现先递增后递减趋势,油池直径越大温度递减趋势越缓慢;通过数据拟合得到在实验工况下热辐射与油池直径的函数关系。     

通风口水平高度对室内扩散火特征量的影响

选取单室模型,在长边侧边中间位置设通风口,针对不同水平高度的通风开口条件,利用FDS模拟研究开口水平高度对火灾热释放速率、烟气温度分布和通风量的影响。研究发现,随着开口水平高度的降低,火源热释放速率呈现下降趋势,热烟气层呈现增厚趋势,通风量减小。通过数据拟合得到在开口无量纲高度为0.6时,开口进气量达到最大值。根据氧耗原理分析得到火源的燃烧效率随着开口降低而增大。     

水浴保护对甲醇池火燃烧速率的影响

试验研究了水浴对不同尺寸甲醇池火燃烧速率的影响.燃烧盘与水浴盆均为正方形.结果:在水浴条件下,在稳定燃烧阶段的池火燃烧速率曲线比较平滑;在快速上升阶段,池火燃烧速率与油池尺寸及有无水浴关系不大;在下降阶段,有水浴的条件下,燃烧时间有所延长;在稳定阶段,有水浴时燃烧速率小于无水浴时,一般不超过10%.     

顶部开口布置对自然排烟效果的影响分析

为了研究顶部开口布置方式对自然排烟效果的影响,建立基于大涡模拟的FDS模型对120、240、360、480kW的池火灾进行数值模拟。根据研究结果分析可知,顶部开口布置方式对自然排烟效果具有明显的影响,建筑顶部开口应尽量布置在可燃物集中或者发生火灾危险概率较大的位置,并尽量增加顶部开口的数量,以提高自然排烟效率,降低火灾危险性。     

海底隧道背负式列车火灾热释放速率研究

介绍汽车燃烧热辐射理论和烟气辐射理论。建立基于汽车燃烧热辐射和烟气辐射的受限空间内汽车间引燃模型,讨论不同火源位置对背负式列车车厢火灾热释放速率的影响。针对凹底双层(SQ6型)背负式列车的车型结构,设计火灾热释放速率理论计算模型。车厢内下层汽车横向引燃仅需考虑着火汽车的辐射作用,上层汽车引燃需要同时考虑热烟辐射作用。针对SQ6型背负式列车,绘制不同火源位置下汽车燃烧的热释放速率曲线。研究结果表明:背负式列车火灾最大热释放速率约为11 MW,且下层汽车燃烧引发的火灾的最大热释放速率大于上层相同位置的汽车火灾,位于中部汽车燃烧引发的火灾的最大热释放速率值大于车厢端部汽车引发的火灾。     

基于实验和FDS的回燃现象研究

对以木材为燃料的全尺寸腔室火灾回燃现象进行研究,展现了真实场景下的回燃现象并分析了回燃延迟时间及室内温度变化。运用FDS 软件对实验进行模拟,模拟结果表明回燃发生时喷出开口的火焰形态及室内温度变化趋势和实际实验基本一致;在此基础上运用FDS 分别研究了封闭腔室大开口和小开口情况下不同开口时间对回燃的影响。     

飞机典型聚碳酸酯板材燃烧特性研究

以典型的飞机聚碳酸酯板材为研究对象,基于ISO5660标准锥形量热仪平台,分析燃烧过程,对其点燃时间、热释放速率、燃烧产物等燃烧特性进行研究。基于实验数据,建立飞机聚碳酸酯板材的点燃时间模型,预测该规格的飞机聚碳酸酯板材的临界热流密度。测量聚碳酸酯板的热释放速率基础数据,并且对热释放速率特征进行理论分析,预测其火灾增长系数,测量并分析火灾过程中烟气的浓度。     

某汽车装饰店火灾重构模拟研究

采用数值模拟的方法,利用FDS软件对起火装饰店建立数学模型,通过计算再现火灾过程。根据调查访问、现场勘验等获取的情况,重点分析阴燃起火情况下、不同时间段人员死亡地点的热释放速率、能见度、温度、一氧化碳的浓度变化情况。通过对燃烧现场取证和逃生人员的描述表明,计算结果很好地预测了阴燃火灾发生的可能性,并且较准确地预测了火灾发展和烟气的运动,为实际火灾调查提供了数值模拟的应用价值。     

原油罐区池火CFD模拟及应急对策研究

采用三维 CFD 火灾模拟软件 KFX 对某原油罐区不同尺度池火场景进行模拟。通过计算不同泄漏孔径下的泄漏速率,确定不同尺度的池火面积。在进行池火模拟时考虑不同的风向、风速以及罐区几何结构特点,得到不同热辐射通量的影响范围以及被火焰包裹的设施所受到的热辐射通量。结合模拟结果,分析了按照国内相关设计标准设计的罐区在不同池火场景中的安全状态和事故升级可能性。为罐区安全设计拓宽了思路,同时解决了应急准备分析中面临的实际问题。     

LNG储存工艺的火灾危险性分析

对LNG项目的火灾和爆炸进行分析及预测，适当根据接收站的工艺单元和划定相应的火灾危险等级。举例说明典型火灾爆炸事故例如闪火，池火，喷射火等并且以模型化方式做出分析。     

密闭腔室火灾温度的大涡模拟

应用大涡模拟方法模拟全尺寸的密闭腔室火灾场景。提出应用平均燃烧效率的概念模拟密闭腔室火灾的方法,选取平均燃烧效率为0.75进行大涡模拟,得到密闭腔室室内温度场以及烟气运动的模拟数据。通过分析密闭腔室内竖直方向上的温度分布,发现在竖直方向上存在温度分层现象。将模拟结果与实验数据进行对比可以看出,大涡模拟可以较好地模拟密闭腔室内火灾的发生发展情况。     

高高原机场环境下可燃液体燃烧特性研究

选择航空煤油和正庚烷为燃料,在不同油盘直径工况下,研究其在高高原机场低压环境下的燃烧速率、热释放速率和火羽流中心温度变化等典型特征参数的变化规律。结果表明：航煤和正庚烷整个燃烧过程大致分为初期燃烧、稳定燃烧、衰减熄灭三个阶段;同一工况下,正庚烷的热释放速率大于航煤,燃烧时间更短,最大热释放速率与油盘直径有一定的指数关系,可以预测低压环境下油池火的最大热释放速率;火羽流中心温升与火源高度、功率存在指数关系,对理想火羽流模型进行了修正并应用于康定高高原低压环境,修正系数为8.43。