基于元胞自动机的城市区域火蔓延概率模型探讨

考虑建筑结构物震后可能发生的次生火灾的不确定性,给出解决问题的基本思路,构建了基于元胞自动机的城市地震次生火灾蔓延概率模型,指出元胞着火的概率与建筑物的特性和灾害条件有关,包括建筑材料、外墙是否有开口、与着火元胞的距离、地震对建筑的破坏程度以及气象条件等因素。模型通过设置没有开口的外墙以及道路和空地来区分单体建筑和建筑之间的火蔓延。该模型量化了影响火蔓延概率的因素,能快速实现城市区域火蔓延过程的动态模拟,特别适宜用于城市宏观角度上的火蔓延模拟。模拟结果再现了火灾过程,这不仅提高了人们对城市区域火蔓延危害的认识,而且为城市规划设计和消防扑救措施提供了有益的理论依据。     

地下环形隧道纵向通风下火羽流数值模型建立

为全面研究隧道火灾火羽流特性,分析隧道火羽流运动机理,在前期小尺寸试验及数值模型基础之上进行数学建模,通过理论分析对模型进行适当数学简化,运用质量守恒、能量守恒和微分方程求解,经过严格理论推导,最终得出纵向通风地下环形隧道近场火焰区火羽流全模型,并系统地给出了隧道火羽流的羽流半径、羽流速度、羽流质量流率、羽流温升和羽流中心线温度的数学表达式。同时,结合现有实验数据,修正本文所提模型。研究结果可补充现有受限空间火灾动力学理论,为隧道火灾烟气控制、人员疏散及火灾综合防治提供理论依据。     

热诱导浮力羽流涡旋结构直接数值模拟

涡旋结构是湍流流场重要的研究内容之一,也是影响特殊火行为的重要因素之一,如涡旋在飞火传播中起着非常重要的作用。火羽流涡旋结构的详细分析对火灾蔓延特性的研究有重要指导意义。该文对轴对称热羽流和平面热羽流进行了直接数值模拟,分别基于涡旋动力学及涡旋稳定性角度对计算结果进行详细分析。研究表明平面热羽流的涡量值明显高于轴对称热羽流,平面热羽流具有较低的脉动频率。从涡量输运方程出发,分析得出拉伸项的存在降低了轴对称热羽流的混合强度。     

云南松林燃烧过程中飞火的研究

飞火是高能量火中最复杂、最危险的现象,是在燃烧过程中由火焰热对流带出的未燃尽的木屑、炭块等可燃物,散布在火区外形成新的火点现象。飞火被看成除了传导、对流和辐射之外的第四种热量传递的方式。飞火的出现增加了新的火源,使火场的扩散由连续变成跳跃,大大加快了火灾的蔓延,有时还改变蔓延的方向。以＂3.29＂昆明安宁市森林火灾为研究对象,调查火烧迹地并取样,分析可燃物特征,并对飞火发生的距离进行模拟计算。结果表明,由于云南松林立地干燥,林内可燃物多,连续性好,地形复杂,小气候明显,易发生飞火;引发飞火的可燃物主要是云南松的球果;经验公式和模型计算的飞火距离与实际距离比较接近。     

林火行为参数测报仪的研制

应用计算机与传感器技术,在分析国内外主流火行为预测模型的基础上,利用Visual-Basic语言设计了一种火行为测报仪。通过火场实时输入的气象条件、地形分布及可燃物属性,可以对火行为尤其是林火蔓延速率进行有效预测与分析,从而达到合理布置扑救方案、降低森林火灾损失、减小扑救人员伤亡的重要目的。该测报仪同时具有显示、存储与打印功能,可为灾后分析提供技术支持。     

树冠火对输油站热辐射影响的数值模拟研究

树冠火是森林火灾的一种,在森林的树冠层燃烧和蔓延,主要由地表火在强风作用下引起.树冠火很少发生,约占森林火灾的5％,但其燃烧温度高、热释放速率大、蔓延速度快,对周围物体的破坏性极大.处在森林地区的输油站面临着树冠火带来的潜在风险.火灾产生的热辐射极有可能导致输油站内人员伤亡,设备遭到破坏.通过确定树冠火热释放速率、火灾发生位置及环境参数来设计火灾场景,采用火灾动力学场模拟软件FDS,模拟分析树冠火对输油站的热辐射影响.结果表明,由于无法采用地面扑救,防火隔离带是应对树冠火威胁的有效措施;当防火隔离带达到一定间距时,有风条件下与无风条件相比目标物体不会接收到更多的热辐射;防火隔离带设置为坡面形式,可以增加其表面积,从而吸收更多的热辐射.     

火焰旋涡形成机制和运动形态分析

火焰旋涡研究在防火中是重要的课题。本文从涡量输运方程出发，讨论森林火灾中火焰旋涡形成机制、类型和运动形态，其结果可作为进一步研究飞火传播２规律和防止火灾蔓延的基础。     

森林地表火蔓延模拟方法及其计算机实现

进行了森林火蔓延的研究,对传统的经验公式和模型进行改进,明显发现改进的模型有更好的结果,用计算机巧妙准确地实现了模拟模型,在风力不是特别大,地形变化不是特别剧烈时,该模型有较高精度;并结合火蔓延的主要因素（气象因子、气候、地形等）,进行系统分析,写出算地,编制实现地表火蔓延的预测预报计算机系统软件。这对于有效的组织扑救、减少火灾损失、计算森林火灾的损失评估有重要意义。     

隧道火灾拱顶附近烟气最高温度的研究

为了研究顶部开口的城市隧道在采用自然通风模式下的火灾特性,在已建成的隧道中设计并实施了全尺寸火灾试验,得到了隧道火灾自然通风模式下的拱顶附近烟气最高温度纵向变化数据。通过实验数据与理论预测结果对比的方法验证了H.Kurioka等人建立的隧道火羽流模型及其计算公式的可靠性,为市政公路隧道建设提供了科学依据,为隧道火灾的研究及其消防工作提供理论指导和有益借鉴。     

可燃固体表面火蔓延行为研究进展与展望

固体可燃物表面火蔓延是森林火灾、建筑火灾以及工业火灾中普遍存在的燃烧现象,是火灾研究的基础问题。对固体可燃物表面火蔓延行为进行分类,评述国内外的固体可燃物表面火蔓延行为研究现状和目前存在的主要问题。总结固体可燃物表面火蔓延试验研究的技术手段,对比分析不同因素对建立固体可燃物表面火蔓延行为理论模型的影响。这些因素包括环境流场、化学反应动力学、热解气体组分和炭化过程等。概要介绍固体可燃物表面火蔓延计算模拟的优势。最后指出固体可燃物火蔓延行为研究的发展趋势,并提出未来若干重点研究方向。     

利用直升飞机进行森林防火的研究——水用于防止落叶被点燃的方法

每年世界上都会发生大量森林火灾.虽然森林火灾对自然环境造成严重破坏,但现有的火灾防治措施仍不足以防止火灾发生.山区大的绿化区常常在强干燥空气条件下由于火蔓延的作用而被毁灭.很多案例中,尽管消防部门直升飞机和一般飞机被投入使用,仍需要花费很长时间来抑制大规模森林火灾.燃烧的木块可以很容易从下风方向的山脊越过山谷,并在强风作用下广为散播.因此,如何阻止由于燃烧木块而引发的快速火蔓延,是非常重要的研究课题.通常,当燃烧木块在新的地点点燃当地可燃物的初期,火势还是相对微弱的,尺寸也很小,因此,有可能可以在火灾早期借助直升飞机或一般飞机来以水攻火.本文的目标,就是研究在燃烧木块到达的下风区利用直升飞机和一般飞机中的水的方法.本文通过实验室实验和计算机模拟研究了阻止火从一个山脊蔓延到另一个下风方向的山脊的有效方法.     

庚烷池火多火源燃烧特性的实验研究

多火源燃烧是森林火灾和城市群发性火灾中重要而又特殊的火灾现象,相关研究很少。通过恒定控制液面高度的实验系统,对直径0.1m、0.2m和0.4m的庚烷池火在单个火源、两火源燃烧和三火源线性排列时的火焰高度、火焰体积和燃烧速率等特性进行了实验研究。研究发现,三火源燃烧时中间火源的火焰高度、火焰体积和燃烧速率明显高于两火源燃烧和单火源燃烧,三火源燃烧时边上火源与两火源的燃烧状况难以区分。这些燃烧特性随着火源间距的减小,呈现增大趋势。热量反馈增强和空气卷吸受限这两种火源相互作用机制相互耦合,且随着火源间距的减小而增强,在S/D（S为火源间距,D为油池直径）为2～4时,两种机制强烈竞争,在其他参数范围内热量反馈增强效应占主导作用。研究还发现火焰体积与热释放速率有较好的线性相关关系,单位火焰体积的热释放速率约为1614kW/m3。     

Improved models of failure time for atmospheric tanks under the coupling effect of multiple pool fires

Fire accidents of chemical installations may cause domino effects in atmospheric tank farms, where a large amount of hazardous substances are stored or processed. Pool fire is a major form of fire accidents, and the thermal radiation from pool fire is the primary hazard of domino accidents. The coupling of multiple pool fires is a realistic and important accident phenomenon that enhances the propagation of domino accidents. However, previous research has mostly focused on the escalation of domino accidents induced by a single pool fire. To overcome the drawback, in this study, the failure of a storage tank under the coupling effect of multiple pool fires was studied in view of spatial and temporal synergistic process. The historical accident statistics indicated that the accident scenario of two-pool fires accounted for 30.6% in pool fires. The domino accident scenario involving three tanks is analyzed, and the typical layout of tanks is isosceles right triangle based on Chinese standard “GB50341-2014”. The thermal response and damage of a target tank heated by pool fires were numerically investigated. The volume of 500 m³, 3000 m³, 5000 m³ and 10000 m³ were selected. Flame temperature was obtained by FDS, and then was input onto the finite element model. The temperature field and stress field of target tanks were simulated by ABAQUS. The results showed that the temperature rise rate of the target tanks under multiple pool fires was higher than that under a single pool fire. The failure time of the tank under the coupling effect of multiple fires was lower than that under the superposition of multiple fires without the first stage. The stress and yield strength were compared to judge the failure of the target tank. The model of failure time for the tank under the coupling effect of pool fires was established. Through the verification, the deviation of this model is 4.02%, which is better than the deviation of 15.76% with Cozzani's model.     

基于风暴识别算法的森林火灾识别

采用风暴识别算法对森林火灾进行了识别。首先根据参数阈值调整后的风暴识别算法,得到二维分量,结合不同云回波与火灾回波的差异,对火灾回波进行识别。根据算法对浙江省温州市三次森林火灾过程进行识别,结果显示:对于三次火灾过程都能够有效识别。对于火灾发生初期和熄灭时,由于回波强度较弱,回波结构松散,与小范围弱回波混合,导致漏识别。当回波中存在小范围地物杂波时,由于其尺度与小面积火灾接近,最终导致误识别。在森林火灾发生时,该算法可以帮助识别发生火灾的位置,为消防人员提供及时可靠的火灾地点及起火时间。     

昆明市城中村火灾事故统计分析

城中村是中国快速城市化进程中的一个普遍现象,由于缺乏统一规划和专门管理,城中村的高火灾风险成为当前面临的重要问题并得到社会各界关注.为获得昆明市城中村火灾的特点和规律,从2004-2006年昆明市火灾统计记录中区分出城中村和非城中村火灾数据,在此基础上采用Bayes统计分析城中村不同用途建筑物的火灾发生概率及概率比例.结果表明,相比城中村其他用途的建筑,居住用房火灾概率较低,而具有生产和加工性质的行业作坊、易燃易爆场所和娱乐场所的火灾概率较高,分别是居住用房的48倍、26倍和18倍.进一步采用火灾原因-场所关联对比分析了城中村和非城中村火灾的特点.从火灾发生场所看,与非城中村相比,城中村居住场所火灾发生比例高7.2%,路边可燃物高88.8%,木材、家具加工厂高184.8%,易燃易爆场所高521.4%; 从火灾原因看,城中村电气、电线短路致灾比例高1 2%,限制行为能力人(小孩和精神病人)致灾比例高65 1%,燃放烟花爆竹致灾比例高3.5%,吸烟致灾比例高50.9%,违章操作致灾比例高59.0%.这些差异基本上反映了城中村的主要外在特征,这些外在特征经城中村实地调研得到证实.     

城市火灾时间标度行为

根据2003年-2006年浙江、武汉两地火灾事件发生情况,应用变异系数、法诺因子、阿伦因子的统计分析方法,对城市火灾事件的时间标度行为进行了分析。结果显示,城市火灾序列具有一定的时间丛集性特征,且在达到一定的时间尺度后呈现出较为明显的分形特征,该分形自相似性特征具有普适性和稳定性。同时发现,一定时间尺度范围内城市火灾时间序列的分形特征与时间窗口的取值无关。     

西藏森林火灾时空分布规律研究

根据1992～2005年西藏藏族自治区森林火灾统计,分析了森林火灾发生的时间和空间规律.森林火灾的年际间波动较大,2001以来火灾次数呈明显的上升趋势,但主要是火警次数增多.西藏的森林火灾主要发生在春季和冬季,特别是12月～翌年5月,2月和3月份的森林火灾最为严重.从森林火灾的空间分布来看,森林火灾主要发生在藏东南地区,特别是芒康、察隅、林芝和米林等县的森林火灾较多.引起森林火灾的火源主要是由生产用火和生活用火引起的.文中还对西藏森林火灾发生的火环境进行了分析,气候特点和可燃物分布特征决定了西藏的森林防火期为冬春季,火灾多发生在海拔2800 m～3600 m的阳坡针叶林和阔叶林中,以地表火最多,大多火场面积少于10 hm2.根据西藏森林火灾的发生特点,建议今后在防火基础建设、火源管理、可燃物管理、林火预防和扑救等方面加强工作,提高森林防火的能力.     

An experimental study on the burning rate of a continuously released n-heptane spill fire on an open water surface

Spill fires are common during oil product storage and transportation after a loss of containment. Since the burning fuel is moving and the fuel depth is quite shallow, the burning rate in a spill fire is different from that of a pool fire with a static burning zone. Unlike pool fires, which have been studied for decades and have well-established correlations for burning rate, research on spill fires is inadequate. In this paper, continuously released n-heptane spill fire experiments were conducted on open water surfaces with varying fuel discharge rates. The pool diameters were measured, and the spill fire burning rates were estimated based on a dynamic balance between fuel supply and combustion. The burning rates in n-heptane pool fires from the literature were reviewed and compared with the estimated burning rates in spill fires of the same dimension. The spill fire burning rate was found to be close to that in a pool fire during the initial burning phase but lower than that in a bulk burning pool fire and that in a “fuel-level-controlled” pool fire. The distinction between the burning rates of spill fires and pool fires is explained by the heat balance analysis of the fuel layer. A model for the spill fire burning rate was proposed accordingly. The results calculated with the presented model are closer to the measured data than those calculated with pool fire models.     

城市交通隧道坡度对火灾烟气扩散影响研究

利用大涡模拟方法研究城市交通隧道火灾自然通风下烟气的扩散规律,重点研究隧道的坡度对烟气羽流的影响。研究坡度在0-5%范围内的隧道内烟气层横向以及纵向温度场分布以及火源拱顶处最高温度随时间的变化规律,并与坡度为零的隧道火灾的烟气模拟结果进行比较。研究表明：5%坡度对烟气纵向分布影响较大,尤其在火源下游的上坡方向,烟气层沉降快。坡度使烟气最高温度点火源下游偏移,但最高温度值变化不大。研究结果对于研究城市交通隧道的消防设计以及人员疏散提供参考。     

Experimental study on fire suppression performance of the high pressure water mist in the engine room of an offshore platform

The total flooding application water mist system is a new type of environmentally-friendly fixed extinguishing system. The optimizing design can improve its fire extinguishing performance. At present, the water mist fire extinguishing system in the engine room of the offshore deepwater semi-submersible support platform has not attracted sufficient attention. In this paper, the water mist in the engine room of a deepwater semi-submersible support platform was studied. It contains the effect of water mist on the heat absorption and oxygen insulation of diesel pool fires. The applicable parameters of the water mist fire extinguishing system were also determined. Moreover, based on the shielding of the fire source in the engine room and the different requirements for water mist extinguishing parameters, a hierarchical multi-parameter combined high-pressure water mist fire extinguishing system was proposed. In the full-scale experimental engine room model, according to the fire extinguishing experiments for diesel pool fires with different areas, this kind of hierarchical multi-parameter water mist system is very effective on shielded and non-shielded fires. In addition, it is still effective even in a non-closed environment coupled with smoke exhausting.