火源位置对轻型门式刚架竖向位移的影响

为探究总火源功率相同时,两个火源相对位置变化对轻型门式刚架竖向位移的影响规律,采用经实验验证过的有限元方法对其进行瞬态非线性热-结构耦合数值模拟,研究了大功率火灾下单个火源、两个火源位置变化对门式刚架的温度分布以及竖向位移的影响。结果表明:保持火灾总功率30 MW不变时,在单一火源作用下火源位于跨中时刚架位移最大,在两火源作用下,15 MW-15 MW的火源组合最危险、刚架的破坏时间随火源相对距离的增大而增大,功率较大的火源位于临界位置比功率较小的火源位于临界位置有利。且功率较大的火源位于临界位置时,火源相对位置变化对刚架竖向位移的影响不显著,而功率较小的火源位于临界位置时, 影响显著。     

池火灾环境下石化管廊管道热响应规律数值模拟

以上海化工园区某段管廊为研究对象，采用FDS软件构建在池火灾环境下石化管廊管道模型，研究石化管道在池火灾下的受火过程及管道热响应规律。结果表明，火灾功率对池火灾影响最大；随着火灾功率的增大，池火上方管道达到最高温度时间缩短，温升速率增大，管道位置对于温度上升的影响逐渐减小，不同位置管道的温差呈现先增加后减小的趋势；当风速大于1 m/s时，风速每增加0.5 m/s，管道峰值温度降低20%；增大油池尺寸可有效增强火焰对油池位置偏移的抗性；并根据石化管廊管道池火灾下热响应规律，建立管廊管道温升公式。     

视野受限定量控制条件下疏散人员运动特性研究

为探究视野受限环境对疏散人员运动速度和步态特征的影响，通过设计安全可靠的试验方法实现人员不同程度的视野受限状态及定量化测量，开展不同能见度条件下的个体疏散试验，提取行人高精度运动轨迹，分析视野受限条件对人员运动速度、步长、步宽和步进时间的影响。结果表明：在低能见度环境中，行人无法保持直行，身体摆动幅度较大。运动速度和步长随着能见度的增加而增加，而步宽与步进时间呈现相反的趋势。当人员视距大于8 m时，疏散速度并无显著差异，采用对数函数拟合获得能见度与运动参数间的定量关系。通过线性拟合速度与步态参数关系，发现步长随着速度的增大而增加，而步宽和步进时间与速度成反比。     

金属热颗粒引燃可燃堆积材料的实验研究

电焊操作、烟花燃放、工业磨削和高压电线碰撞等过程容易产生高温热颗粒。这些热颗粒一旦接触可燃材料就有可能引燃材料,导致火灾。该文对热颗粒引燃可燃堆积材料的行为进行实验研究,从而为工业堆积材料的火灾防控方法提供参考。实验加热一系列不同直径(6mm,8mm,10mm,12mm,15mm,20mm)的黄铜金属颗粒作为热源,并采用三种常见的工业堆积材料(木粉,炭粉,羟丙基甲基纤维素HPMC)作为可燃材料的代表物,研究不同功率金属热颗粒对材料的引燃行为,分析金属热颗粒引燃材料的临界功率。结果表明,材料本身的性质会影响热颗粒的引燃行为,HPMC的引燃时间最长,木粉的引燃时间最短。随着热颗粒直径的增加,热颗粒引燃三种材料所需的功率值整体呈增大的趋势。由于燃烧空腔的形成,HPMC的引燃临界功率相对较高。     

煤层瓦斯流动数值解算时空步长的选取

对应用有限差分法解算煤层瓦斯流动时,如何选取合适的时间步长和空间步长、如何根据煤层瓦斯压力分布计算煤壁瓦斯涌出量等问题进行了分析和探讨。用煤壁处节点与煤层内相邻节点间的瓦斯压力梯度来求煤壁瓦斯涌出量的方法误差较大。根据煤层内各节点的瓦斯压力值对瓦斯压力进行拟合,用拟合曲线在煤壁处的斜率作为煤壁瓦斯压力梯度计算瓦斯涌出量,能得到可靠精确的结果。通过考察选取不同时间步长和空间步长时煤壁瓦斯压力梯度的变化,提出了选取合适的时间步长和空间步长的方法。     

火焰引燃高速列车行李燃烧特性全尺寸试验研究

以CRH1高速列车20 kg旅客行李为研究对象,采用家具量热仪和全尺寸试验研究了不同引火源功率、不同通风量等条件下行李点燃特性、热释放速率、质量损失率、热释放总量、烟气释放速率等火灾参数,总结了其燃烧行为及特性。结果表明:高速列车20 kg旅客行李燃烧特性易受通风量、引火源功率等火场环境影响;引燃时间为1~2 min,持续燃烧时间在27~35 min;热释放速率可达347.3 k W以上,因行李压实较为紧密,燃烧不够充分,产生大量高温未完全燃烧气体,极大程度增加列车车厢回燃性;质量损失率较小,行李燃烧不充分;温升速率快,最高温度可达230℃;产烟量较大,透光率最低为35%;行李热释放总量THR随着引火源功率增加而增大,最高可达到213 MJ,控制引火源功率是减小行李热释放总量THR的关键。     

衰变子体对241Am2Zr2O7固化体晶胞体积影响的模拟

为探索241 Am核素衰变子体对241Am2Zr2O7烧绿石固化体晶胞体积的影响,根据递次衰变理论计算了241Am衰变子体种类及其含量随时间的变化值,并以Nd2Zr2O7作为Am2Zr2O7的模拟物,La作为241Am衰变子体Np的模拟元素,采用Sol-喷雾热解法合成了(Nd1-xLax)2Zr2O7(0.1≤x≤0.9)系列模拟固化体.利用XRD和SEM研究了该固化体晶胞参数(α、V)随x的变化关系以及其烧结体的微观结构.结果表明,经103 a后,241 Am核素的相对摩尔分数仅为最初的10-5at％,其子体237Np的摩尔分数将达到70at％以上,并在4.3×103a后达到峰值(约99at％).相较其他常规方法,Sol-喷雾热解法能在更低温度、更温和的条件下获得纯相的(Nd1-xLax)2Zr2O7烧绿石样品,且能保证其烧结体晶粒细小(约10 μm),结构致密,残余气孔率可减少到5％.(Nd1-xLax)2Zr2O7模拟固化体的晶胞参数(α、V)均随x的增加而逐渐增大,在相同x条件下,其晶格常数理论值较试验值大0.2％,其晶胞体积在x为0.9时将膨胀约4％.(Nd1-xLax)2Zr2O7模拟固化体晶胞参数变化趋势与(Am1-xNpx)2Zr2O7固化体的理论值基本一致.     

参数不确定性对隧道火灾人员安全时间的影响研究

为分析参数不确定性对隧道火灾人员安全时间的影响,根据烟气失能指数建立人员安全时间预测模型。并将所建立的模型与Monte Carlo抽样方法相结合,用概率密度函数描述火灾增长系数、最大热释放速率等参数的不确定性,提出考虑参数不确定性的隧道火灾人员安全时间分析方法。计算分析结果表明:应用该方法可得到隧道火灾人员安全时间的上下限、均值、标准差等;就10 MW以下中小型客车火灾而言,火灾增长系数的不确定性对人员安全时间影响不大;随着热释放速率的增大,人员安全时间的均值逐渐减小,标准差逐渐增大,分布区间逐渐变宽;当热释放速率超过120 MW时,人员安全时间的分布区间、均值、标准差基本趋于稳定。在热释放速率给定条件下,随着通风风速的增加,人员安全时间上下限有所提高且分布区间增宽,同时均值和标准差均有所增加。     

锂枝晶导致的锂离子电池内短路模拟研究

锂离子电池内短路是导致其热失控的主要原因之一,机械撞击、集流体边缘毛刺和锂枝晶生长等都可刺穿隔膜导致电池内短路。采用有限元数值模拟方法,对锂枝晶引起的锂离子电池内短路进行了研究,比较分析了不同锂枝晶半径、数量和中心距情况下电池的热响应特征。结果表明锂枝晶导致的电池内短路产热来源主要是正负极可逆和不可逆热。短路电流、产热功率和电池最高温度等都随锂枝晶半径的增大而增大。锂枝晶中心距增大时,短路电流和产热功率也随之变大,但由于受到电解液锂离子浓度的影响二者增加的幅度越来越小。锂枝晶中心距越大时虽然电池总产热量越大,电池平均温度更高,但由于此时短路点分布较分散,电池最高温度却较反而较小。     

某院放射性医疗废水衰变池的改良设计

随着医疗机构业务的不断增加,大多医疗机构衰变池的原设计规模已无法满足当下放射性医疗废水的处理需求,增加了放射性医疗废水超标排放的风险,因此需要对原有衰变池进行改造使排放水达到国家环保要求。以四川某院衰变池现存问题分析及改造为例,结合医院业务发展趋势与衰变池辐射防护的发展需求,对医院原有衰变池如何进行合理优化进行研究。科学地优化衰变池结构,同时采用自控技术以改良原有衰变池。增大了放射性废水的处理量,提高了系统的智能化程度与安全可靠性,确保改造后的医疗废水能长期稳定达标排放,为亟须改造衰变池的医疗机构提出了可供参考的方向。     

室内准稳态压力火灾烟气沉降模型的改进和实验验证

对室内火灾及烟气的研究给消防工程领域带来了诸多益处,如疏散时间预测、基于性能化的设计分析等。Zukoski (Fireand Materials,1978,2(2): 54-62)在室内火灾烟气运动的开创性研究给出了基于质量和能量平衡的理论方法,为后续研究奠定了基础。然而实验发现,由于忽略热损失偏差,模型对近壁面火源的火灾烟气沉降时间的预测缺乏准确度。本文通过空间重构的方法消除房间长宽比因素造成的热损失偏差,引入两个参数进行表征,以完善该模型。完善后的模型预测烟气沉降时间与实验吻合度非常好,验证了该方法的有效性。在计算分析基础上,将两个参数对模型的影响作了评估,发现其一对模型预测结果的影响远大于另一参数。火源大小确定后,烟气充满房间的时间范围可确定,火源功率越大,时间范围越小。     

人群密度对行走速度及步长影响的试验研究

针对现有的疏散基本参数不符合我国人群特征、导致模拟计算结果及相关法律和技术规范不准确这一现状,以大学生为研究对象,设计人群密度对行走速度及步长的影响试验。试验采用轻质框架固定人群密度的方法,测量2~8人/m~2的人群密度下,人群行走100m所需时间及步数,并计算人群的平均行走速度及步长。对获得的数据进行拟合,分析得到了人群密度对行走速度及步长的影响规律。结果表明,当人群密度小于4人/m~2时,人员的行走速度及步长基本保持不变,约为1.4 m/s和0.75 m,当人群密度超过4人/m~2时,人员的行走速度及步长快速下降,最低约0.4 m/s和0.2 m。当人群密度超过4人/m~2时,行走速度及步长与人群密度之间分别符合二次函数和线性函数关系。     

纵向通风下卜型分岔隧道火灾烟气流动特性的数值模拟分析

为研究纵向通风下卜型分岔隧道内火灾烟气的流动特性,建立1∶10的卜型分岔隧道缩尺寸模型,分析火源功率和主隧道内的纵向风速对隧道内温度场和临界风速的影响。研究结果表明：其他条件不变时,随火源功率增大,主隧道内热烟气流动范围增大,热烟气最大温升增大;随通风风速增大,隧道内向主隧道下游运动的热烟气比例增加,进入支隧道的烟气减少;研究提出纵向通风下分岔角度为120°的分岔隧道顶棚下方最大温升的关系式以及临界风速表达式,为分岔隧道火灾烟气控制提供参考。     

火源功率对竖井负压控烟效果影响的实验研究

基于竖井的烟囱效应原理,利用小尺寸实验台开展了一系列实验,通过改变油盘的尺寸,对竖井内的烟气温度、压力、速度以及通风口处的压力、气流速度进行测量,研究了火源功率对房间利用竖井进行负压控烟效果的影响。实验结果表明:一方面随着火源功率的增大,室内温度升高,热烟气形成的热压增大,使烟气向外膨胀;另一方面,竖井底部的烟气温度升高,竖井底部的负压值增大,烟囱效应增强,排烟速度增大,新鲜空气补入的速度增大,逐渐抑制住烟气从通风口向外溢出,达到了负压控烟的效果。     

窗口溢流火燃烧试验与数值模拟研究

选取20 cm × 40 cm和60cm×30c m两个开口工况对窗口溢流火燃烧现象进行试验和模拟研究.试验台基于ISO 9705全尺寸热释放速率试验台搭建,包括燃烧小室、模拟外壁面、温度测量系统和气体分析系统.结果表明,燃烧状态受通风因子影响较大.蜂值热释放速率随通风因子的增大而增大,而达到峰值热释放速率的时间和燃烧持续时间呈相反的变化趋势.溢流火焰的壁而贴附效应与小室开口比率(宽高比)有关,宽开口火焰壁面结附效应比带开口明显.采用火灾动力模拟软件FDS(Fire Dynamics Simolator)对试验结果进 行数值模拟.模拟得到的热释放速率、溢流火焰温度分布、小室温度以及溢流火焰的壁面贴附效应与试验结果吻合较好.     

外界风下机场航站楼自然排烟模式的数值模拟研究

机场航站楼通常采用顶窗和多侧高侧窗作为自然排烟窗,当发生火灾时,其开窗模式对自然排烟效果有一定的影响。以某机场航站楼为例,考虑出发大厅顶窗及多侧高侧窗的启闭状态组合,设置7种开窗模式。通过FDS软件模拟,研究外界风下,开窗模式与火源功率对航站楼到达危险时间的影响。在只打开顶窗的模式下,到达危险时间t与火源功率Q均满足关系式:t=x_0+A/(1+10^(bQ-c)),其中x_0、b、c随着风速的增大而减小,A随着风速的增大而增大。考虑到人员安全疏散,航站楼出发大厅火源功率应控制在6 MW以内。若火源功率大于6 MW,当外界风速小于等于5m/s时,应采用打开所有高侧窗和顶窗的开窗模式;当外界风速大于5m/s时,烟气会倒灌进入航站楼,影响人员安全疏散,此时应采取关闭迎风侧高侧窗,打开顶窗和其他侧高侧窗的开窗模式。     

辐射热流条件下多层电缆着火的数值模拟

通过CFD计算软件对锥形量热燃烧实验条件下的多层电缆着火性能进行数值模拟计算,对比相应CONE电缆燃烧实验结果,其计算结果表明所建立的电缆模型所得计算结果能够较好预测电缆着火时间。在此基础上,对护套层、绝缘层厚度、线芯层直径等参数对着火时间的影响进行了分析,发现护套层厚度对着火时间影响最大,线芯层对着火时间影响较小;当护套层及绝缘层厚度达到一定数值之后,电缆着火时间将不再发生变化。另外,因为电缆由多层热特性各异的材料组成,不能简单的划分为热薄材料或者热厚材料,但就所模拟电缆而言,其着火时间在不同的热辐射强度下分别表现出与热薄材料或者热厚材料相似的变化规律。     

喷射火环境下石化管廊管道失效特征试验研究

为探究喷射火灾下石化管廊管道热力学响应特征,依据流体力学相似理论搭建缩比试验平台,开展石化管廊管道热力学响应试验研究.通过分析火灾中管道热力学响应特征及事故多米诺演化特征,探讨各因素对管道升温和失效的影响程度,并结合强度理论建立管道失效时间定量计算模型.研究结果表明:火灾功率是管道失效的主导因素,随着火灾功率的增大,管...     

样品尺寸对热塑性聚氨酯燃烧性能的影响研究

采用锥形量热仪对不同尺寸的热塑性聚氨酯材料进行小尺寸燃烧试验研究,获得了点燃时间、热释放速率、烟气释放速率及燃烧特性指数等参数,分析了样品尺寸对其燃烧性能的影响.结果表明:点燃时间随着材料厚度的增加而延长;材料厚度的增加加长了内部导热过程,使热释放速率峰值和烟气释放速率峰值增大,到达峰值的时间延长;燃烧特性指数中火灾增...     

不同外热功率下18650锂离子电池热失控特性*

为探究不同外热功率（220,170,120,70 W）下锂离子电池的热失控特性,采用动压变温实验舱作为燃爆实验舱,并利用量热仪和ISO-9705烟气分析仪监测特征参数,对荷电状态（SOC）为100%的18650型锂离子电池进行高温热失控实验。结果表明:在不同的外热功率条件下,锂离子电池进入热失控的过程呈现出相似的趋势,但是各阶段的特性却存在差异。池体表面中心温度、HRR,THR和耗氧量均随外热功率的降低而降低。高外热功率下燃爆响应时间点明显提前,池体温度更高,220 W外热功率下,燃爆响时间点为176 s,池体温度为720.6 ℃,比70 W时提前366 s,高210.03 ℃,可见高外热功率时,电池热危害性更高。热解烟气CO的峰值体积百分比浓度随着外热功率的降低而升高,而CxHy的峰值质量百分比浓度降低,,CO2的峰值体积百分比浓度降低。在70 W外热功率时,CO峰值体积百分比浓度高达0.322%,220 W时CO峰值体积百分比浓度仅为0.165%,说明低外热功率时,电池毒危害性更高。