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(隧)道火灾烟流滚退距离的无因次关系式

应用因次分析法推导出表征巷(隧)道火灾烟流滚退距离变化规律的通用无因次表达式，该表达式包含影响滚退距离的火源热释放速率、通风风速、巷道倾角和形状等因素。在此基础上开展了考察烟流滚退距离的模拟实验，实验得出了无因次滚退距离与火源热释放速率、巷道风速等参数之间的函数关系式。研究结果为巷(隧)道通风防灭火的设计提供了参依据。     

火灾烟流在建筑通道中流动的温度变化规律

高层建筑火灾时期 ,通道烟流的温度变化规律是消防工程设计的基础 .基于从一维热传导方程导出的单元体热平衡差分方程 ,结合控制体技术 ,运用非稳态方法更准确地计算了通道内烟流温度的动态变化 ,为防排烟系统和人员疏散系统设计提供了基础数据     

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。     

动静载叠加作用下深部巷道围岩变形破坏数值模拟研究

在深部煤矿开采中,巷道往往处于高地应力和强动力扰动的动静载叠加应力环境.由动静载叠加诱发的围岩严重变形破坏甚至灾变失稳现象屡见不鲜,严重威胁煤矿的安全高效开采.因此,对动静载叠加作用下巷道围岩变形破坏规律的研究具有非常重要的理论价值和工程意义.本文以数值模拟中非线性动力计算为手段,研究了不同初始应力场及不同动载条件对巷...     

更正说明

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。     

独头巷道火灾烟流滚退临界通风量研究

针对井下独头掘进巷道压入式通风模式下的巷道火灾,通过理论分析得到独头巷道发生火灾时临界风速及临界通风量计算公式。采用FDS计算流体软件,对不同火源位置、火源功率时的烟流滚退距离、逆流风速、临界通风量进行了模拟研究。结果表明:随着火源距掘进断面的距离越大,烟流滚退距离、临界通风量先增大后减小;随着火源功率的增大,烟流滚退距离、临界通风量均增大。对理论计算和模拟结果进行对比分析,验证了公式的可靠性,并通过相关系数检验,表明了二者的显著相关性。     

建筑物火灾烟气流动性状预测

述及国家自然科学基金资助项目《建筑物火灾烟气流动性状预测》的主要研究成果。介绍建筑物火灾烟流数学模型及其应用软件,并将数值模拟结果与实体火灾试验结果进行比较。     

矿井火灾时期风流流动及通风系统变化的动态模拟

在前人的研究基础上，建立了矿井火灾时期风流流动的数学模型；提出了通风系统动态性的概念；用Ｃ语言编制了反映矿井火灾时期风流、烟流流动及通风系统结构变化的动态模拟程序。最后，给出了计算机运行实例。     

矿井火灾烟流滚退距离的数值模拟

根据质量、动量、能量和组分守恒原理建立了考察烟流滚退距离的数学模型，并采用计算流体力学方法进行了数值求解，求解结果与试验结果基本一致．以一个大规模火灾为例，考察了不同通风风速和火源热释放速率对烟流滚退距离的影响．结果表明：烟流滚退距离随通风风速的增加而显降低，随火源热释放速率的增强而不断增长且在低热释放速率时增加幅度较大。     

建筑开口流量系数及其对火灾烟流的影响

在高层建筑火灾试验塔上测试了典型门、窗不同开度时的流量系数。该系数可用于火灾烟气流动预测计算,也可用于压送风量及一般建筑通风换气计算。同时,运用建筑物火灾烟气流动性状预测计算软件,分析了门窗开度及流量的系数对火灾烟流的影响。     

巷道火灾时采区进风系统风量变化规律的实验研究

在分析采区进风系统巷道火灾时风量变化原因的基础上,进行了采区进风系统相似模拟实验.结果表明:采区进风系统巷道发生火灾时,对主运顺槽和辅运顺槽之间的联络巷风量影响很大,尤以对靠近火灾点的联络巷风量影响最大,与火灾的发展、稳定燃烧和衰退过程相对应,巷道火灾对采区进风系统风量的影响也经历逐渐增大,达到最大和逐渐减小的过程.     

巷道火灾时采区进风系统风量变化规律的实验研究

在分析采区进风系统巷道火灾时风量变化原因的基础上,进行了采区进风系统相似模拟实验.结果表明:采区进风系统巷道发生火灾时,对主运顺槽和辅运顺槽之间的联络巷风量影响很大,尤以对靠近火灾点的联络巷风量影响最大,与火灾的发展、稳定燃烧和衰退过程相对应,巷道火灾对采区进风系统风量的影响也经历逐渐增大,达到最大和逐渐减小的过程.     

建筑物火灾室温预测网络模型的算例验证与实验

论述了室温网络模型及其隐式差分方程,对烟流性状预测软件中的室温预测部分进行了算例验证与实验研究,结果表明:算例计算结果与日本同类软件的计算结果基本相同,软件的计算结果与实验结果吻合得很好,完全符合火灾时室温的发展与变化规律.     

软煤应变强度硬化冲击灾变

煤与瓦斯突出软煤层不具冲击倾向性,但在深部开采中却发生了软煤层冲击灾变动力现象.为探索软煤冲击灾变的成因,通过文献研究和工程案例实证分析,证明了软煤层冲击灾变现象的客观存在;通过煤样无侧限单轴压缩试验和冲击倾向性测定,得知试验煤样无冲击倾向性,极限载荷后单调应变强度软化;模拟工程背景现场与掘进工作面和采煤工作面中部相同的边界约束和加载条件,开展单自由度边界承压试验,考察灾变全程应力、应变、声发射特征,研究软煤冲击灾变机理.结果表明:单自由度边界条件下加载,3个煤样均出现应变强度软化-硬化-灾变过程,甚至反复软化-硬化;经应变强度硬化,灾变前煤样抗压强度均超过冲击倾向性的阈值条件;定义了应变强度软化、应变强度硬化系数,灾变前应变强度硬化系数分别为1. 26,1. 53,2. 25,应变强度硬化程度比较显著;软煤在单自由度约束条件下承压,应变硬化达到煤样冲击破坏强度条件时,可发生类似硬煤的冲击灾变,合理解释了现场软煤层冲击灾变的成因.深部高应力条件下,煤与瓦斯突出软煤掘进和开采,要对应变强度硬化导致煤层冲击灾变引起重视;工程上,这种冲击灾变的强度一般不高,但其可诱导煤与瓦斯突出或瓦斯异常涌出,危害性很高.     

大尺度混凝土巷旁墙体开裂机理及控制对策

为防止深井沿空留巷大尺度混凝土巷旁墙体开裂破坏,通过水化热测定试验分析了充填材料的水化放热特性,在此基础上利用ANSYS软件模拟了巷旁墙体温度场的演化规律,理论计算了温度应力的变化特征,探讨了巷旁墙体在温度应力及采动应力双重作用下的破坏过程与机理.结果表明:充填前期巷旁墙体的内外温差高达22.0℃,由此引起的温度应力超过巷旁墙体的抗拉强度,致使巷旁墙体出现温度裂缝;顶板压力使温度裂缝扩展,最终导致巷旁墙体开裂破坏.基于巷旁墙体双因素致裂机理,从降低墙体内外温差及缓解顶板压力2个方面提出墙体开裂控制对策,并将其应用于1231(1)沿空留巷工程实践,取得了良好的留巷效果.     

结合照相法建立烟流扩散新模式

应用流体力学基本原理,导出了烟流扩散新模式,讨论了利用照相法估算烟流污染物浓度的方法及步骤,以高架点源烟流扩散为例,应用新模式结合照相法估算烟流污染物浓度,并与利用高斯模式计算的烟流污染物浓度进行比较,结果表明两者吻合较好     

火风压的计算及其影响因素分析

本文应用流体力学和传热学的理论,对矿井火灾时期产生的高温烟流在巷道边界层中的流动作了数学描述,在此基础上给出了烟流与巷道壁之间的复合换热系数的计算公式。笔者提出了新的火风压计算公式,并对国内外已有的公式h=Hγ(ΔJ)/T中的γ和T两参数的物理意义进行了粗略的验证。最后借助于数字电子计算机分析了主要参数对火风压的影响,并对五个算式计算的结果用曲线图进行了比较。     

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).     

巷道火灾密闭过程烟气温度预测的GA-SVM模型

为了实现矿井巷道发生火灾时对灾变区域的快速封堵隔离和有效控制,避免火灾应急处置过程中有毒害烟气和高温蔓延对作业人员造成威胁,本文采用实验测试和数值分析相结合的方法分析火灾密闭过程烟气温度.通过建立相似比为1∶10的缩尺寸巷道火灾灾变特性测试实验台,对12.65,18.97,24.30 kW三种火源功率下,模拟巷道进风侧封堵比率分别为0,25%,50%,75%,100%的五种实验条件下的顶棚烟气蔓延及温度变化特性进行测试;基于实验测试过程中O₂,CO,CO₂与烟气温度之间的核密度关系,建立了遗传算法优化支持向量机的(GA-SVM)温度预测模型,对巷道火灾烟气温度进行了预测.结果表明:火灾烟气与气体产物之间存在明显非线性映射关系,不能通过简单的线性模型表征,根据遗传算法对SVM模型寻优的预测误差分析指标(平均绝对误差E_MAE<6.237 2℃,平均绝对百分误差E_MAPE<6.723 4%,均方根误差E_RMSE<9.117 3,确定系数R²=0...