温度层化环境中线羽流的流动特性

为研究层化环境对内部火灾烟气扩散的影响,以线羽流为研究对象,在正常环境下线羽流流动特性研究的基础上,通过理论分析对恒温度梯度环境中线羽流的流动特性进行了分析研究,得到线羽流的扩散半径、轴心速度、轴心密度差随高度的变化规律,线羽流所能达到的最大高度,烟气浮力发生变化的临界高度等.     

阳台喷射羽流热动力特性的数值研究

阳台喷射羽流是中庭建筑火灾中烟气羽流的主要形式,正确理解阳台烟气羽流的热动力特性是防排烟系统设计的关键.通过数值模拟方法对不同结构形式的阳台喷射羽流的热动力特性进行了研究,并与早期的研究结果进行了对比.结果表明,在描述羽流的卷吸行为时,卷吸系数的值取0.11更接近实际.当喷射羽流接近于二维流动时,Poreh模型和Thomas-1998模型的计算结果更为合理.     

矿井火灾火源燃烧特性的实验研究

首先介绍了用锥形量热计测定矿用可燃物燃烧特性的测试方法 ,并对几种不同类型的矿用输送机胶带及木材进行了对比实验 .实验结果表明 :非阻燃的输送机胶带释热速率最高 ,阻燃输送机胶带产生的毒气危害性最大 .针对井巷网络火灾的特点 ,还对通风巷道中的火源燃烧特性进行了研究 ,介绍了在中国矿业大学矿井火灾综合模拟实验系统中进行的网络火灾线火源的火焰蔓延速率、温度分布及火源燃烧带对节流作用的影响的实验结果     

小尺寸竖井内羽流前锋上升时间试验研究

为得到竖井火灾中羽流前锋上升时间,搭建了小尺寸竖井火灾试验台,测量了两端开放竖井火灾和底部封闭竖井火灾中温度分布.当热电偶温升达到15℃时,确定为烟气羽流前锋到达该处,在此条件下,得到了两端开放竖井与底部封闭竖井中羽流前锋上升时间半经验公式,分别为t=8.96Q.-5/4z1/2和t=15.46Q.-3/4z4/3.在相同火源及竖井尺寸条件下,开放竖井中羽流前锋上升速度远高于底部封闭竖井中羽流前锋上升速度.试验结果可为安全工程设计提供参考.     

静止液体中射流和羽流污染混合区的理论分析

以无限空间静止液体中自由紊动射流和密度差产生羽流的浓度分布理论解为基础,从水环境功能区管理的角度出发对不同条件下射流和羽流的污染混合区进行了理论探讨和求解.分别给出了平面和圆形射流以及羽流的污染混合区长度、最大宽度或直径、面积、体积的理论公式以及外边界等浓度标准曲线或曲面方程.结果表明,射流污染混合区长度与喷口起始浓度和水环境功能区所执行的标准浓度之比C0/Cs、喷口处断面几何尺度有关;羽流污染混合区长度与比值C0/Cs、起始流量和起始比浮力通量有关;平面和圆形射流、平面和圆形羽流的污染混合区宽长比依次为0.1317,0.1095,0.1564,0.1310,污染混合区为近似椭圆或近似椭球形状.可为生产实践中射流和羽流污染混合区的计算提供理论依据.     

竖通道内火旋风中轴线羽流温度特性

为掌握竖通道内火旋风热流场温度特性,利用数值模拟方法对竖通道内火旋风中轴线上温度进行研究.通过将数值模拟结果和实验数据对比,验证了构建的数学模型对有侧开缝的竖通道内火旋风中轴线上温度模拟的准确性;基于Mc Caffrey油池火羽流温度分区思想,发现竖通道内火旋风羽流温度可被近似为3个被纵向拉长的区域;通过对结果的数据拟合得到了适用于竖通道内火旋风中轴线上羽流温度计算公式的各分区高度及公式中相应系数值.     

长大隧道内火灾烟雾运动和温度分布数值模拟

基于秦岭终南山特长公路隧道,建立了长大隧道的三维简化模型,综合考虑起火位置、通风速度和风向、及燃烧强度等影响,利用数值模拟方法对长大隧道内火灾燃烧特性和气体散布规律进行了研究,并对应不同火灾情况对通风措施和横向通道疏散方法进行了优化。数值模拟结果表明:火灾中隧道内最高温度出现在烟雾聚集区域,而且高温区随着烟雾的扩散而增大;通风对烟雾的运动和高温区分布具有重要影响,可以降低隧道内的温度,同时遏制烟气向上游通道扩散,但烟雾对下游影响范围增加;在不通风的情况下,该通道模型的上游区域比下游区域更易受到火灾的影响。     

太阳墙内部流动及传热规律

目的研究太阳墙内部各断面温度及空气流速的分布情况及影响因素,为优化太阳墙结构性能和运行节能提供基础和保障．方法建立太阳墙的三维模型,应用计算流体力学软件FLUENT的Realizable k-ω模型,对太阳墙系统不同出口速度工况进行数值模拟,分析太阳能新风墙内部宽度方向断面平均温度分布、高度方向断面平均温度分布以及平均空气流速分布,进而得出太阳能新风墙内部空气流动及传热情况．结果太阳墙系统内部各断面的温度分布随太阳墙小孔位置的分布而波动;太阳墙新风系统宽度方向各断面温度分布趋于均匀;高度方向各断面平均温度随着高度的增加波峰值及波谷值均有所下降,出口风速的增大使高度方向各断面温度分布趋于均匀;垂直于高度方向各断面的平均空气流速随高度升高整体呈上升趋势,而处于空气流动方向改变的区域垂直于断面的平均空气流速骤降．结论CFD数值模拟的方法研究太阳墙内部流动及传热规律是可行的．     

建筑外立面构件对室内自然通风效率的影响

为研究夏热冬暖地区高密度城市中建筑外立面构件(遮阳板、翼墙和阳台等)对建筑室内外气流组织与室内自然通风的影响,采用计算流体力学数值模拟,通过改变来流风向(入射角度为0°和45°)、上游扰流建筑的高宽比以及垂直与水平外立面构件,建立了18个不同案例,模拟了不同位置房间室内自然通风换气次数效果.结果显示,当来流风向与建筑外窗法线方向成45°时,目标建筑所有房间均增加了换气次数.同时,外立面构件对室内自然通风效果的影响高度依赖于环境因素,包括近地面风向、目标建筑方位朝向和上游扰流建筑的高度比值,这些参数的相互作用影响了流场特性,改变了立面构件对目标建筑自然通风效率的影响效果.研究可为建筑立面优化设计提供借鉴.     

矿井皮带巷火灾风烟流场-区-网演化与调控规律

针对复杂风网受控火灾风烟流近灾源场-区域-网络传输特性精准刻画难题,研究了不同尺度风烟流演化规律和控风排烟的方法.通过弗劳德数守恒模型分析了通风与热动力交互作用下皮带巷火灾近灾源场烟流逆退的临界条件、烟流温度和能见度的分布规律.利用火灾动力模拟(FDS)软件得到了水平巷道和倾斜巷道的临界风速的表征方法.基于典型采区通风...     

巷道火灾对通风系统影响的全尺寸实验与模拟

井下巷道火灾会改变通风系统正常运转而威胁矿井安全生产,为了探索巷道火灾对整个矿井通风系统的影响,开展全尺寸巷道实验,并结合数值模拟对U型工作面进风巷火灾特点进行研究.结果表明:该火灾燃烧状态为燃料控制型,但在火灾初期产生了较高的CO浓度,这主要与皮带的特殊燃烧行为有关;烟气温度纵向衰减不具有连续性,每次烟气撞击转弯端墙...     

特长隧道火灾中沥青路面温度场的数值模拟

采用考虑了湍流效应和辐射传热的扩散燃烧模型,对长隧道在不同规模火源和通风条件下的火灾过程进行了数值模拟.其中,湍流计算采用带有浮力修正的κ ε模型,热辐射采用P-1模型.计算结果与试验数据吻合良好.对隧道火灾过程中路面温度的分布,以及火灾规模、通风条件对其的影响进行了分析.结果表明,低于10 MW规模的隧道火灾基本上不会引起沥青路面燃烧;对20、50 MW规模的隧道火灾,只要分别保持2、4 m/s的通风,也基本上能确保沥青路面不被引燃.加大通风虽能延缓路面温度的升高,但由于扩大了路面升温的范围,当火灾进行到一定时间后,可能引起更大范围内沥青路面的燃烧.     

炼铁厂高温烟气流场特性及排风罩优化

钢铁企业炼铁厂在生产过程中产生大量高温烟气,但由于受到工艺条件限制无法设置理想的热源上部接受罩,热羽流作用造成排风罩顶部容易产生粉尘逃逸。基于炼铁厂粉尘组成成分和粒径分布的测试结果,采用数值分析的方法研究高温条件下气固两相流动,建立了适用于高温含尘烟气分析的数值模型,确定了数值模拟关键边界条件。研究发现罩内抽风口汇流场速度衰减快而热羽流作用强烈,提出排风罩内的压力分布控制方法及影响高温粉尘逃逸的关键因素。通过排风罩内热羽流及通风气流耦合作用下的流场分析,阐明抽风口在侧面布置的排风罩的优化设计方法及工程实践效果。     

不同结构型式建筑外窗缝隙通风对建筑室内细颗粒物（PM2.5）浓度的影响

为了把握不同结构型式建筑外窗对室外PM2.5阻隔特性及其影响规律,基于细颗粒物穿透机理与沉降特性,结合项目组2014年7月到2014年10月关于北京地区临街办公建筑室外及室内环境PM2.5质量浓度水平以及粒径分布特性的实时监测数据分析结果,重点比较分析了建筑外窗关闭且无室内源条件下,不同结构型式建筑外窗室外PM2.5渗透特性及其变化规律,并给出了建筑外窗缝隙通风条件下,缝隙渗透通风作用压力△p与建筑外窗缝隙结构特征、室外风速、室外空气相对湿度的关联式.研究结果表明：大气环境中粒径>1.0μm的颗粒物不到10%,且粒径<1.0μm的细颗粒物粒径分布随室外PM2.5质量浓度的增加呈向较大粒径0.7~1.0μm转化趋势,反之呈向较小粒径0.3~0.5μm转化趋势;2个不同结构特性建筑外窗对粒径<0.5μm细颗粒物的阻隔作用非常有限,对粒径>0.5μm,特别是0.7~1.0μm粒径细颗粒物的阻隔作用明显增加;建筑外窗渗透通风作用压力△p、渗透系数Fin与室外风速呈正相关性、与室外空气相对湿度呈负相关性;更高气密性等级建筑外窗对室外PM2.5侵入室内的阻隔性能始终优于低气密性等级建筑外窗.     

通风条件对火灾蔓延的影响分析

通过对火灾荷载密度、燃烧温度、通风条件等方面作出的定量研究入手,深入分析了通风条件对火灾蔓延的影响。     

激光焊接熔池特性的三维数值模拟

为了对激光深熔焊接熔池特性进行三维解析模拟,基于一定的基本假设条件将焊接过程视为准稳态过程,应用激光焊接低碳钢熔池形状和温度分布的三维控制数学模型,以求解相态转变界面为基础,将对激光深熔焊接熔池特性的模拟简化为对气-液相界面和固-液相界面位置和温度分布的积分方程的求解,得出了焊接试样上的熔池几何形状和温度分布情况.结果表明:熔池形状相对光轴中心向后偏移,且熔池前沿壁陡峭,后沿壁过渡平滑;熔池深度和宽度随着激光功率的增大同步增大,随焊接速度的增加同步减小,随光斑尺寸增大熔宽增大而熔深减小;熔池各层面上的最高温度点均偏后于光束中心,等温线分布密集表明激光焊接热影响区窄.     

滩地植被对弯曲漫滩河道主槽二次流发展的影响研究

滩地植被对河道水沙运动及河床演变具有重要的影响,尤其当洪水期水流漫滩时。为了弄清高密度植被对弯曲主河道水流特性的影响,作者采用模型试验,在弯曲复式河道滩地铺设模型草,模拟天然植被,通过改变上游来流量,研究了高密度植被对主槽二次流涡团高度及涡团中心位置的影响。结果表明,滩地植被对弯中断面附近的二次流涡团高度影响最大,二次流涡团高度在滩地无植被时等于主槽高度,而在滩地有植被后等于主槽高度加上滩地植被冠层高度,此时,滩地植被等效增大了主槽高度。进入弯段后,滩地植被对二次流涡团高度的影响逐渐减小,在弯顶断面可以忽略滩地植被的影响。根据试验结果,提出了不同断面二次流涡团中心位置的预测方法并用不同来源的数据进行检验,发现该方法可以准确预测弯曲主槽中不同断面的二次流涡团中心位置。最后,讨论了二次流相对强度与主槽过流率之间的关系,发现无论滩地是否有植被,最大主槽过流率总是出现在二次流相对强度较小的弯顶断面。在相同水深条件下,主槽过流率在有植被漫滩河道中比无植被河道大。随着主槽水深（相对水深）增大,有植被和无植被工况各断面的过流率差值减小。当主槽水深接近或小于滩地植被冠层高度和主槽高度之和时,弯曲主槽中的二次流涡团沿程变化特性将与非漫滩弯曲河道的二次流涡团沿程变化特性十分相似。     

建筑幕墙倾角构型对聚氨酯逆流火蔓延影响的实验探究

针对建筑幕墙倾角构型对于聚氨酯泡沫(FPU)逆流火蔓延行为进行实验研究,探究受限空间约束条件变化对FPU板燃烧过程中火焰形态、高度和熔滴率等特征参数的影响.实验结果表明:幕墙倾斜角度变化影响火焰周围的气流卷吸,火焰高度峰值与幕墙倾斜角度呈负相关,而熔滴率随着倾斜角度增加而增大,且板材表面的侧边温度普遍大于中心区域温度.实验研究结论可为建筑幕墙设计和安装以及高层建筑外立面保温系统的防火设计提供理论指导.     

机械排烟下高压细水雾灭火效果的数值模拟

目的分析机械通风情况下,高压细水雾技术对单室油火的灭火效果,为高压细水雾灭火系统在地下大空间的应用奠定基础.方法采用火灾动力学模拟软件(FDS),应用大涡模拟方法的场模型、两相流模型、辐射模型,模拟分析火源中心面的温度、灭火时间、CO质量浓度等参数.结果得到在1 MW、1.5 MW、2.5 MW火灾功率下,不同通风情况的10 MPa高压细水雾喷头的灭火特性参数,对比、分析了火源上方0.5 m处的温度以及1.5 m截面的CO平均质量浓度的变化曲线.结论随着火灾功率的增加,机械排烟对10 MPa高压细水雾灭火效果的负面效应减小,机械排烟和高压细水雾灭火技术联合作用对2.5 MW火灾的灭火效果更佳.     

350MW超临界锅炉螺旋水冷壁壁温特性研究

针对林州热电厂350MW超临界锅炉水冷壁温度特性,采用有限容积法对矩形鳍片膜式水冷壁进行温度场分布的数值计算,分析了炉膛下部螺旋管圈的温度分布特性.计算研究表明:螺旋管圈水冷壁温度随着炉膛高度的升高而增大,最高温度出现在水冷壁向火侧或者鳍端,最高温度小于440℃,低于金属许用温度;随着锅炉负荷的升高,管壁最高温度及周向最大温差显著增大.在炉膛宽度上,各管间温度差、焓值差及亚临界压力下的干度差均很小,但其值随着热负荷的增大而增大,表明螺旋管圈水冷壁可有效消除热偏差.