某大厦特大火灾事故数值重构

将计算机数值模拟技术应用于火灾调查研究，采用大涡模拟方法重现国内某商场的火灾发展过程，根据现场勘查结果设置边界条件，分别对两个可能的起火点建立场景模型进行数值模拟。将关键部位单位距离不可见度、温度及热通量发展趋势等参数结算结果数据与火灾现场勘测结果及证人证词进行比较，排除了不合理的起火点，验证了另一种情况的正确性，解决了火灾现场勘测无法确定的难题，完善了火灾调查结论。根据计算再现的火灾蔓延过程，可寻找延缓火势蔓延和降低火灾损失的方法。     

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。     

某大厦特大火灾事故数值重构

将计算机数值模拟技术应用于火灾调查研究,采用大涡模拟方法重现国内某商场的火灾发展过程,根据现场勘查结果设置边界条件,分别对两个可能的起火点建立场景模型进行数值模拟.将关键部位单位距离不可见度、温度及热通量发展趋势等参数结算结果数据与火灾现场勘测结果及证人证词进行比较,排除了不合理的起火点,验证了另一种情况的正确性,解决了火灾现场勘测无法确定的难题,完善了火灾调查结论.根据计算再现的火灾蔓延过程,可寻找延缓火势蔓延和降低火灾损失的方法.     

城市公共建筑物火灾防范能力综合评价

以城市公共建筑物火灾评估指标体系为基础,针对公共建筑物火灾的特点,给出城市公共建筑物防范能力综合评价的各个指标权重的确定方法及评分原则,使用两阶段综合评价模型确定评分,有针对性的选取部分指标进行综合评价,从而简化评价过程,凸显主要问题,确保评价结果的科学性和实用性。此外还给出了城市公共建筑物火灾防范能力的等级,为城市公共建筑物火灾防范能力提供等级标准,为城市公共建筑物火灾防范能力提供合理的建议与管理,有利于提高城市公共建筑物的火灾防范能力。     

西南传统村落火灾蔓延风险简化模拟评估方法

建筑间的火灾蔓延是导致西南传统民居建筑群火灾大面积损失的主要原因，合理评估建筑群火灾蔓延风险对传统村落的保护有重要意义。火灾蔓延模拟工作量大、专业性高、成本昂贵及建模数据获取困难等特点导致其很难应用于数量众多、建筑风格多样的传统村落火灾蔓延风险的评估。针对上述问题，提出了一种村落建筑群火灾蔓延风险等级的简化分级方法，首先，建立村落建筑群规则的网格化布置模型，通过调整网格中单体建筑类型、开洞率及建筑间距作为不同的火灾场景工况来反映不同村落建筑群的差异；然后，采用物理模型分析不同火灾场景工况的蔓延情况，并以火灾蔓延范围及蔓延速度为评价指标对不同村落建筑群火灾蔓延风险等级进行分级。最后，以云南省不同类型传统村落建筑为例验证了方法的有效性。     

模糊系统分析在山地城市商业建筑火灾中的应用

以我国山地城市大中型商业建筑的特大火灾事故为例进行研究,对火灾起火情况进行统计调查,构建模糊系统模型进行分析.由于火灾数据缺乏,因此采用了火灾事件年统计概率隶属函数和诱发火灾事件概率隶属函数的确定方法.通过模糊系统故障树分析,确定出顶事件发生概率的模糊数,然后对系统进行模糊重要度分析,最后进行山地城市大中型商业建筑模糊系统决策分析,为火灾防治提供有效的依据.     

建筑火灾风险及财产损失评估技术进展

从火灾保险发展历程出发,阐述了进行火灾风险评估的必要性。比较评述了美国的建筑防火评估方法,加拿大的FIRECAM方法,澳大利亚的风险评估模型;综述了火灾风险评估的现状、发展以及现实意义;提出建立火蔓延模型,确定建筑物火灾损失率的数学期望和方差,建立典型可燃物火蔓延模型与典型建筑火灾荷载统计方法;认为预估建筑物火灾烧损时,烧损的面积以及财产综合损失是当前亟需研究的问题。     

森林火灾灾情快速预判模型

为在火灾发生时进行灾情的快速评估,为消防决策提供参考,提出一种简化的林火蔓延模型。通过遥感影像,获取火灾首日燃火点和火场边界,利用风向、风速和USDA蔓延模型数据库中对应植被类型的蔓延速度,进行林火蔓延计算,预判无干扰状态下的林火蔓延范围,以达到灾情快速预判的目的。通过2006年黑龙江省和2009年中蒙边境特大森林草原火灾案例的分析,结合运用卫星遥感图像对逐天火迹和火点解译的结果,验证该模型的可靠性及适用性。研究结果表明,基于实时遥感影像与气象预报信息,运用简化的林火蔓延模型,并结合林火宏观扩散的特征,能够对火灾灾情的发展进行快速研判。     

建筑物内部装修的防火对策

随着城市建设的发展，新型建筑材料不断出现，塑料等化工建材大量使用，建筑内部装修采用的易燃、可燃材料越来越多，相应地增大了建筑物引发火灾的危险性，一旦发生火灾，容易造成火势迅速蔓延扩大。从最近几年建筑火灾的有关统计资料来看，建筑内部装饰装修使用的材料大部分都是对火十分敏感的普通材料，许多建筑火灾都是由内部装修开始扩大蔓延的。     

多传感器耦合区域火灾报警技术研究

早期预警与低误报率一直是建筑火灾探测面临的挑战与难题。已有研究多针对特殊场所特定燃烧产物或多种传感器耦合,普适性不强,探测设备成本高,无法大规模应用。通过将火灾烟气蔓延规律与探测器信号时空分布融合,在不增加探测器数量和分布的情况下,提出了一种基于建筑结构微元的多传感器耦合区域火灾报警模型。对典型火灾场景的烟气蔓延情况进行了模拟分析,狭长结构中探测器信号强度变化具有一定的规律性。应用区域火灾报警模型后,报警时间较传统模式提前了14.7%,基本杜绝了单个探测器误报引发建筑物火灾报警的问题。结果表明:多传感器耦合探测模式显著缩短了火灾报警时间,降低了火灾探测误报率,实现了火灾的早期准确识别与预警。     

Gas leakage consequence modeling for buried gas pipelines

One of conservation transfer methods for such widely-used gases as natural gas and hydrogen is buried pipelines. Safety of these pipelines is of great importance due to potential risks posed by inefficiencies of the pipelines. Therefore, an accurate understanding of release and movement characteristics of the leaked gas, i.e. distribution and speed within soil, the release to the ground surface, the movement of hydrogen gas through the ground, gas underground diffusion, gas dispersion in atmosphere, and following consequences, are very important in order to determine underground dispersion risks. In the present study, consequences of gas leakage within soil were evaluated in two sub-models, i.e. near-field and far-field, and a comprehensive model was proposed in order to ensure safety of buried gas supply pipelines. Near-field model which is related to soil and ground and its output is the gas released at different points and times from ground surface and it was adopted as input of far-field sub-model which is dispersion model in atmosphere or an open space under the surface. Validation of near-field sub-model was performed by the experimental data obtained by Okamoto et al. (2014) on full-scale hydrogen leakage and then, possible scenarios for far-field sub-model were determined.     

热颗粒和热辐射共同作用阴燃点燃松针燃料床：数值研究

建立了热颗粒和热辐射共同作用下阴燃点燃松针燃料床的二维数值模型,计算得到了热颗粒和热辐射单独点燃以及共同作用点燃的临界条件,分析了燃料床的点燃过程。与前人实验数据对比表明数值模型能够较好预测临界点燃条件。金属热颗粒单独作用时点火所需的临界温度与颗粒直径呈双曲线关系。金属热颗粒与热辐射共同作用时,临界辐射热通量呈现出随颗粒温度和直径的增加而显著减小的趋势。热辐射持续供热能有效维持表层炭氧化反应,两者共同作用下点燃危险性增加。研究同时发现,燃料含水率对共同作用下的临界辐射热通量有较大影响。     

导热性能对浸油沙层闪点、燃点的影响研究

研究了浸油沙层的导热性能对浸油沙层闪点和燃点的影响。选用柴油作为燃料液体,铜粉和沙子的混合物代表沙层,浸油沙层的导热系数由混合物中的沙子和铜粉比例控制。实验结果表明,浸油沙层的导热性能对其着火特性有重要影响。不加铜粉时,存在一个使混合物的闪点与燃点最小的沙油质量比。随着铜粉添加量的增加,闪点与燃点的最小值点逐渐消失。这可能是加入细铜粉使混合物的表面平整造成的。在最小点后,随铜粉添加量的增加,也就是随混合物的导热性能的改善,混合物的闪点与燃点增大。但当沙子与铜粉的质量比达到1：1时,闪点与燃点随沙油质量比的变化出现了一个最大值,之后闪点和燃点随沙油质量比的增加而降低。这些现象的出现可能是导热能力、毛细现象和混合物内部的空隙三者共同作用的结果。     

Simplified multiple equations' inverse problem of vented vessels subjected to internal gas explosions

This paper analyses the experimental data reported by Höchst and Leuckel (1998) for combustion in partially confined vessels and uses the data from these experiments to establish the burning rate based on a simplified model for the combustion process in such vessels. The model establishes three fundamental parameters which are necessary in characterizing the combustion process. These are: i) the burning rate, ii) the fraction of vent area occupied by burnt gas (or discharge sub-model), and iii) the vent area model (if cover mechanisms with variable vent areas are utilized). A set of independent equations is derived to determine the burning rate according to conservation of mass and volume for each gas fraction separately along with a general equation based on general volume conservation. Using this method we are able to describe the combustion process and examine the effect of various discharge models. The advantages of the model presented here include rapid applicability and a valuable analysis to derive mass burn rate and other useful parameters using experimental data from vented explosions with reasonable residual reactant values. Based on these results, the correct interpretation of the obtained burning rate can be used in order to explain the correct prediction of flame velocity and position according to a reasonable discharge model. The paper also evaluates the suitability of several discharge models for phenomenological models of vented explosions. The most appropriate is a Heaviside step function which considers that only unburnt gas is initially expelled, with that component decreasing and the burnt gas component increasing until finally only burnt gas is expelled. The obtained results in this study can be used to predict the burning rate behavior and the combustion process of similar problems.     

异质森林火灾模型及火灾扑救对森林生态系统的影响

森林火灾元胞自动机模型是研究自组织临界性的经典模型之一。这一模型中森林用一个二维网格来表示,其中每个格点代表一棵树或代表空地,各节点的树具有相同的生长概率和着火概率,以一定的规则进行演化。这一模型没有考虑树木间的差别,因而是同质的。我们考虑到不同树木间由种类、树龄等原因引起的生长概率与着火概率的不同,改进了经典森林火灾模型,提出了一个异质森林火灾模型,并研究了这一模型的自组织临界性。在新模型的基础上,研究了火灾扑救对森林群落分布的影响,给出了模拟结果,该结果与实际的观测结果得到符合。该文的研究可望对森林火灾预测及研究火灾扑救对森林生态系统的影响具有一定的意义。     

Experimental investigation of the influence of inert solids on ignition sensitivity of organic powders

This work presents the results of the experimental characterization of the ignition sensitivity of solid inertant/combustible powders mixtures. Three inert solids (alumina, Kieselguhr, aerosil) and eleven organic powders have been considered and the following parameters have been determined: (1) the minimum ignition energy, (2) the minimum ignition temperature in cloud and (3) the minimum ignition temperature in 5 mm layer. The effects of the addition of inert solids are described and a simple model is proposed to represent the experimental results.Generally, increasing inert solid content in a powder leads to a higher minimum ignition energy as well as a higher minimum ignition temperatures in cloud and in layer. In some cases, the flammability is influenced above a threshold concentration value, which can be quite high (up to 85 wt.%). Indeed, the proposed model shows a zone below the minimum ignition concentration (MIC), which does not enable an efficient or safe inerting: either the admixed inert solid does not provide a sufficient effect, or it can even facilitate the ignition of the dust by notably improving its dispersability.The influence of key parameters such as the thermal conductivity or optical properties on the efficiency of the inerting by admixed solid need to be further assessed in a future work in view to better understand the mechanisms involved and to extend the scope to other types of oxidizable materials.     

壳体缓释技术对带壳装药慢速烤燃反应烈度的缓解作用研究*

为了研究2种典型壳体缓释技术对弹药慢速烤燃响应烈度的缓解作用,基于试验条件分别建立无缓释设计、侧壁加工应力槽和端盖加工泄压孔的带壳PBX装药慢速烤燃仿真模型,提出使用热分解反应动力学模型和燃烧反应模型模拟计算不同约束条件下带壳PBX装药从开始加热发生热分解反应到点火燃烧以及炸药与壳体耦合作用的烤燃过程的计算方法。研究结果表明:通过侧壁加工应力槽以及端盖加工泄压孔的缓释结构设计,可以有效地降低壳体破裂时炸药内部的压力及反应度,以达到缓解反应烈度的目的。     

Parametric sensitivity analysis for thermal runaway in semi-batch reactors: Application to cyclohexanone peroxide reactions

The semi-batch reactors (SBRs) system, which is widely used in industrial processes, possesses an intrinsic parametric sensitivity, in which infinitesimal disturbances of input parameters can result in large variations in output variables. In this work, local parametric sensitivity analysis (PSA) was used to understand parameter variations and global PSA was conducted to examine the interaction of input parameters. The effects of these parameters on the output of the system model were analyzed based on the Monte Carlo method with Latin hypercube sampling and the extended Fourier amplitude sensitivity test model. The results showed that the evolution of thermal behaviors in SBRs were observed: marginal ignition; thermal runaway; and the quick onset, fair conversion, and smooth temperature profile. The threshold point of transition from marginal ignition to thermal runaway was at the maximal value of local sensitivity, for which the slope with respect to cooling temperature equaled zero. Moreover, the sequence of the global sensitivity of six common input parameters was computed and evaluated. The reliability of the numerical models was verified by using our previous experimental results of cyclohexanone peroxide reaction. This comprehensive sensitivity analysis could provide valuable operating information to improve chemical process safety.     

古商业街木结构建筑防火间距的数值模拟研究

古商业街木结构建筑较多,防火间距先天不足,发生火灾后蔓延迅速,有必要开展木结构建筑引燃特性研究以获得合理的防火间距设置参数。以古商业街为研究对象,以临界温度和热辐射强度作为着火建筑对面木结构建筑被引燃的判定指标,综合考虑环境风速、建筑间距、火源功率、喷淋系统等因素,运用火灾动力学模拟软件FDS分析系列火灾场景下的温度和热辐射强度特性,建立防火间距与火源功率、环境风速的关系式,获得适用于古商业街的防火间距控制参数及其相应的消防强化措施。结果表明:当建筑间距在3 m以下时高温引燃和热辐射引燃共同作用引燃正对面建筑,当建筑间距在3 m以上时以热辐射引燃为主;正对面建筑表面的热辐射强度先随环境风速增大而增大,达到最大值后随环境风速增大而减小;古街木结构建筑之间存在最小防火间距,该数值不受环境风速影响,仅与火源功率有关,在火源功率为3 MW～20 MW条件下,最小防火间距与火源功率满足线性关系。     

露采高边坡模型初始地应力场快速生成方法研究*

为防止露釆高边坡建模中初始地应力场畸变,采用子模型法和等效应力梯度边界面力法,用等效应力梯度边界面力替代简化部分水平构造应力,施加侧边界条件。以黄山石灰石矿山高边坡为工程实例,建立取至负地形的高边坡整体计算模型和简化子模型,计算对比整体大模型与简化子模型初始地应力场模拟结果。结果表明:整体大模型与简化子模型水平方向和竖直方向应力误差较小,证明此数值模型简化法可行;以工程边界作为简化子模型侧边界,节点和单元简化率约52%,可快速模拟初始地应力场,提高计算效率。研究结果为高边坡整体大模型初始地应力快速生成提供新思路。