地铁车站站台与站厅间临界通风速度的研究

地铁站台发生火灾时，会产生大量的有毒高温烟气．一旦烟气通过站台与站厅间的楼梯向站厅扩散，将会给人员疏散和救援工作带来极大的困难．在分析了地铁站台火灾时烟气流场变化规律的基础上，提出了临界通风速度的概念．利用FDS场模拟软件，对不同条件下站台与站厅间所必需的临界通风速度进行了计算机模拟研究．研究表明刈各界通风速度与火灾热释放速率成正比，与站台和站厅间楼梯口处的挡烟垂壁高度成反比．     

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.     

内廊式建筑火灾外部烟气蔓延规律

为了探究内廊式建筑火灾外部烟气蔓延规律,以某内廊式建筑为研究背景,通过数值模拟研究不同火源特征参数下外部烟气的形成机理及蔓延规律.研究发现：火灾前期,室内烟气会发生溢出形成外部烟气,在临近上层走廊重新进入室内,导致温度在短时间内显著增大,随后外部烟气逐渐减少,温度逐渐降低并保持稳定;当火灾规模较小时,火源位置变化对外部烟气蔓延的影响不显著,火灾规模较大时,火源位置存在明显的危险区段：火源处于该区段中,外部烟气的影响程度显著增大,在区段外影响程度较低,危险区段为距离通风口4.5~6.5 m;临界风速可以作为判断烟气是否溢出的有效判据,当室外补风气流速度大于临界风速时,烟气发生溢出形成外部烟气,反之则不会形成.     

凹槽型微通道内液体流动换热特性的实验研究

微通道热沉是解决微机电系统电子元器件冷却问题的有效途径.为提高微通道热沉的传热性能,设计2组不同水力直径的微通道热沉,分别在其流道壁面加工三角形凹槽和扇形凹槽.搭建微通道内液体单相流动与换热实验平台,以去离子水为流体介质,实验测试不同流量下微通道热沉的进出口液体压力、温度和加热面温度.以微通道流动压降、摩擦常数、加热面...     

在建建筑火灾轰燃数值仿真研究

为研究在建建筑特殊火灾的轰燃现象,建立火灾能量守恒方程,基于燕尾突变理论确定突变势函数,计算出在建建筑火灾轰燃时上层烟气的临界温度。利用模拟软件FDS对在建建筑不同施工场景进行仿真模拟,得到火灾特征参数值。结果表明：不同施工阶段的火灾可燃物不同,发生轰燃的时间点不同;随着通风风速的增加,火灾热释放速率增长逐渐放缓,烟气可见度增长加快,一定的通风速度有助于提高排烟效率;不同火源位置火灾特征不同,狭窄空间更容易发生轰燃,未封闭楼梯间处烟囱效应明显。     

小型堆中窄矩形通道自然循环临界热流密度实验研究

针对窄矩形通道在换热过程中有较高功率密度的问题,本文为了解决在小型反应堆中的应用,采用所搭建的小型窄矩形自然循环通道,进行实验研究,并结合BP神经网络方法对实验数据进行预测,分析在不同参数工况下临界热流密度随不同参数的变化情况以及不同参数对临界热流密度的影响程度。研究结果表明:质量流量与系统压力对临界热流密度点的影响呈现正相关;出口干度对临界热流密度呈现负相关;且质量流量对临界热流密度的影响程度最大;压力对临界热流密度的影响程度最小。利用相关实验数据,基于影响因素大小,通过BP神经网络方式,建立了适合于自然循环窄通道小堆的模型。BP神经网络算法的预测值与实验值符合良好,误差为10%;Katto模型与实验数据相比误差较大,Zhang公式和拟合公式的误差较小,所建立的临界热流密度模型可作为窄矩形通道自然循环临界热流密度的计算公式。     

阻燃涂料在ISO9705标准火灾房间中的实验研究

为克服现有阻燃材料性能测试方法的不足,提出采用大尺度标准火灾实验房间内的实验来考察阻燃涂料在真实火灾场景中的性能.在ISO9705标准火灾实验房间内进行了不涂刷阻燃涂料和分别涂刷3种不同阻燃涂料的胶合板的燃烧实验,测量了胶合板表面以及室内的温度分布;采用耗氧原理得到了各场景中的释热速率,依据胶合板的表面温度得到了其上的火焰蔓延速率.结果表明,进行大尺度标准火灾实验房间内阻燃材料的性能测试实验能够获得全面数据;释热速率是评价材料阻燃特性的重要指标;大尺度标准火灾实验房间内实验对全面评价阻燃材料在火灾中的阻燃性能具有重大意义.     

水平微通道内油水两相流压降实验研究

测试了油相及水相流体在水力学直径为895 μm的矩形铜基微通道内的单相及两相流摩擦压降,并将实验数据与已有的单相及两相流摩擦压降预测模型进行对比。主要考察油相、水相质量通量及两者比率对摩擦系数及压降的影响。结果表明,油的摩擦系数显著高于水的摩擦系数,Hagen?Poiseuille方程能够准确预测微通道内油或水的单相流体压降;油相及水相质量通量均显著影响液?液两相流压降,油水两相流体流量越大,油相含量越高,两相摩擦压降越高;Cicchitti模型能够相对准确地预测油水两相流体混合黏度。为提升预测准确度,建立了油水两相流摩擦系数预测关联式,预测值与实验值吻合较好。     

斜通道内热流场的实验与数值研究

针对热烟气在浮力作用下沿斜通道流动的现象,采用实验方法对倾斜角为20°两侧开口通道中截面上的温度分布进行了测量.通道长3 m,宽0.8 m,高1.0 m.热源功率为1 500 W,放置于通道底部中间位置.同时采用数值方法对上述通道在倾斜角为0°,10°和20°时通道内的热流场进行了预测.结果发现除了靠近热源附近之外,实验值与数值结果吻合得相对较好.整个实验与计算结果可为相关工程设计提供参考.     

多火源通道火灾流场特性的实验与数值研究

为研究多火源通道火灾热流场特性,搭建一个矩形通道火灾实验台,开展了单火源和多火源等情况下的相关实验,测量了通道顶棚下5 cm处烟气层温度.对烟气层与下层冷空气间的浮力差进行了研究,分析了多火源与单火源对浮力差的影响,研究发现多火源会加剧燃料汽化,致使火源燃烧加剧,浮力差增大.分别对单火源、两火源及三火源通道火灾进行了数值模拟,模拟结果表明,多火源通道火灾流场内火焰呈相互靠拢状态,此时分散的火源将会表现出大面积火灾的燃烧特征,加剧火灾破坏程度.     

公路隧道火灾时纵向通风排烟下临界风速问题探讨

烟气回流(Back-Layering)是隧道火灾在纵向风作用下的一种特殊烟气蔓延现象,抑制烟气逆流的临界风速一直是隧道火灾研究的一个热点。本文在分析国内外对纵向通风排烟下临界风速问题研究现状和规范规定的基础上,通过数值模拟和缩尺寸模型试验对临界风速与隧道坡度的关系进行研究,对它们的结果进行对比分析,为公路隧道火灾时纵向通风排烟管理提供参考。     

水平隧道火灾通风纵向临界风速模型

火灾时的烟气控制在隧道防火安全设计中占有很重要的位置,为此通过1/20小尺寸模型实验和全尺寸现场试验对水平隧道火灾通风纵向临界风速进行了研究.根据隧道全尺寸试验和小尺寸实验研究结果,并结合Jae等的小尺寸实验结果以及胡隆华的全尺寸试验和数值模拟结果,建立了水平隧道火灾通风纵向临界风速的预测模型.将模型得到的预测结果跟基于气体火源的实验结果进行对比,结果表明Wu和Barker通过气体火源小尺寸实验所建立的模型预测值偏低.     

交通隧道火灾时车辆临界安全距离的研究

通过对隧道火灾中着火车辆与相邻车辆的受热过程分析，提出了隧道内相邻车辆火灾临界安全距离的概念，并以尤里卡(EUREKA)项目为背景对不同条件下相邻车辆火灾临界安全距离进行了研究．研究表明：火区上游车辆的临界安全距离与通风速度成反比，当通风速度达到临界风速时，火区上游的车辆只要保持正常的停车距离就能保证车辆安全；而火区下游车辆的临界安全距离与通风速度无关．     

纵向通风水平隧道火区阻力特性

通过建立风流与火源的统一控制体，分析了纵向通风水平隧道火区通风阻力的构成，建立了火区阻力特性的计算模型．结果表明：火区阻力包括摩擦阻力和加速阻力两部分；在火区长度较大时，摩擦阻力将成为火区阻力的主要部分；在火区长度较小时，加速阻力将成为火区阻力的主要部分；忽略烟气质量的增加及组分的变化会导致火区温度计算结果过高，进而可能造成火区通风阻力计算结果的明显升高．     

通风方式对T型综合管廊火灾烟气蔓延的影响

T型综合管廊空间狭长且有支路连通的特点,提高了火灾烟气控制难度从而加剧了火灾事故的风险。利用PyroSim软件模型模拟不同通风方式对其烟气排放效果,探究了T型综合管廊电缆舱的交叉口发生火灾时,进风口、出风口位置及出风风速对舱内烟气蔓延的影响。结果表明,中部进风、左右出风、临界风速为1.75 m/s的一进两回通风方案最利于火灾烟气控制,进风口方向适宜作为应急疏散通道,可为T型综合管廊的设计提供参考。     

两河口长隧道独头掘进压入式施工通风三维数值模拟

两河口公路隧道埋深大且无条件修建斜竖井,只能独头掘进3 000余m,施工通风问题突出.基于CFD理论,对压入式通风气流运动采用三维紊态RNGk-ε湍流模型进行三维数值模拟,得到了施工期隧道内流场和浓度场随时间在洞内的分布变化规律.研究表明,掌子面附近为回流区,风流结构复杂,回流区以外风流分布逐渐稳定;爆破后的有害气团在隧道内是一个动态“移动”和“扩散”的过程,这个过程中有害气团从爆破掌子面逐渐扩散,并被稀释和排出隧道.同时,在3种工况下,根据CO的进入浓度和允许浓度对工作人员的进洞时间进行了研究.     

PNN网络在公路隧道施工通风系统安全性评价中的应用

隧道施工通风系统的可靠运行是保障隧道正常、安全施工的一个重要条件.本文针对研究对象的特点及研究目的、要求,运用概率神经网络(PNN)对隧道施工通风系统的指标进行仿真,仿真结果表明概率神经网络(PNN)仿真结果与运用BP网络的仿真结果一致,对于欲将研究对象归类分等的系统,运用概率神经网络(PNN)比BP网络更优越.     

水平巷道火灾中烟流逆流层长度的实验研究

为考察水平巷道火灾中烟流逆流层长度随巷道风速及火源放热速率的变化规律,在一条长9m,横断面30cm×30cm的模拟巷道中进行了燃烧模拟实验.实验采用一直径为10cm,以煤油为燃料且燃烧强度可调的油盘为火源,测量了巷道走向垂直中心面上的二维温度分布、风流及烟流速压、烟流组分以及其逆流长度等参数,并根据测量结果推算出了巷道风速及火源放热速率.实验数据的拟合结果表明,无量纲逆流长度L*随火源放热率Q与巷道风速u的比值增大近似按指数规律增大,即L*=0.0404exp(0.0414Q/u).     

城市地下综合管廊通风传热模型

为了优化地下管廊的通风设计,降低运行费用,建立苏州某地下管廊（UUT）一典型段的通风传热的解析模型. 考虑舱间传热、空气和廊壁的耦合传热以及土壤边界厚度的影响. 通过与计算流体动力学（CFD）模型的比较,验证解析模型的可靠性. 结果表明,廊内热源、通风换热和向土壤传热是影响舱内温度的主要因素,舱间传热的影响相对较小. 考虑降温需求的各舱室最低通风量受热源强度、进风温度（大气温度）和土壤温度影响较大,实际管廊最低通风量的计算须结合当地气象条件和管廊热源强度. 对于苏州地区地下综合管廊试验段,满负荷运行的电力舱和热力舱的最低通风换气次数分别为10、5次/h,而无热源的水信舱和燃气舱均可以按现行规范要求的最低换气次数设计通风量. 对于其他布置形式的管廊,可以采用类似的解析模型进行分析.