用模拟分析方法进行海上平台冷放空设计

目前的冷放空主要通过规范推荐值和设计人员的经验进行设计,海上平台精细化设计和平台安全的需要,给冷放空设计提出了更高的要求。随着计算机和数值模拟技术的发展,很有必要利用模拟分析方法进行海上平台冷放空设计。以某平台为例,介绍了用FLUENT和FLARESIM软件进行海上平台冷放空设计的方法,综合分析了噪音、意外点燃热辐射及有害气体扩散的影响。     

城市地下道路V形区段坡度构成对烟气扩散和重点排烟效果的影响研究*

为了研究城市地下道路V形区段坡度构成对烟气扩散和重点排烟效果的影响,采用数值模拟手段,对V形区段内变坡点两侧不同坡度构成、排烟口的开启方式对烟气扩散和重点排烟效率的影响进行研究。研究结果表明:对于对称V形区段,采用重点排烟控制烟气相对容易,但对降低排烟道下方顶棚最高温度作用有限;针对非对称V形区段,烟气的自由扩散特性与变坡点两侧坡度差有关,增加大坡度侧的排烟口数量可以提高排烟效率,但要将烟气有效地控制在较小的范围内相对困难。实际运行中,应结合坡度的实际构成和烟气控制总目标,制定相应的排烟口开启策略。     

地铁运营工况点型探测器探测性能试验研究

为了解地铁运营期点型探测器受活塞风的影响及其适应性和设置方式,采用碎纸、棉绳和聚氨酯塑料试验火,在地铁站台进行初期火灾探测实体试验。对2种类型点型探测器在模拟运营工况与夜间停运工况的适应性进行对比分析,同时,针对设置镂空格栅吊顶地铁车站,研究点型探测器在吊顶上下不同安装位置时的响应性能。试验结果表明:列车运行产生的活塞风扰乱烟气的上升和扩散运动,对阴燃火源烟气影响显著,有烟明火烟气能较快地通过格栅空隙到达中板;在地铁运营工况条件,烟温复合探测器响应性能表现不理想,不同空间安装的点型感烟探测器报警时间与报警数量均较停运工况发生变化。设置镂空格栅吊顶车站站台层公共区运营期使用点型感烟探测器进行保护时,应当贴中板和贴格栅吊顶双层安装。     

多层建筑火灾烟气运动和回燃的数值模拟研究

为了解多层建筑火灾的蔓延发展和烟气运动,应用大涡模拟(LES)方法对多层建筑火灾发生过程进行数值模拟分析,模拟不同工况下走廊和各楼层中火灾烟气运动和温度的变化情况.尤其针对内部含有竖井的多层建筑,考虑到烟囱效应对火灾发展和烟气蔓延的影响,分别设置自然排烟和机械排烟的实验工况,分析电梯间通风口在自然排烟和机械排烟状况下火灾的发展和烟气运动.通过分析温度和能见度数据,发现合理安排机械排烟能够争取更多人员逃生时间.对于多层建筑火灾中发生的回燃现象进行了原因分析.     

基于FDS的加油站便利店火灾模拟

为了研究加油站便利店火灾的发展规律，选择合理的疏散路线，使用 FDS软件对某加油站便利店进行火灾数值模拟。通过观察烟气扩散和动态升温过程，分析便利店的烟气扩散和升温规律，对比分析不同疏散路线上温度、烟气层高度和能见度的数据变化规律，分析选择不同疏散路线对人员安全疏散的影响。结果表明:在无火灾报警设备的情况下，卫生间等有隔断的设施会延迟设施内人员获得火灾信息的时间,不利于安全疏散；同等高度下靠墙区域受高温烟气影响较中央开阔区域更大；疏散时选择合理的疏散路线可以显著延长安全疏散时间。     

地铁停车线区域通风排烟模式研究

为明确复杂结构、多排烟系统联动作用下,地铁停车线区域火灾烟气扩散特性,优化停车线通风排烟策略,针对广州某停车线区域开展了火灾现场实验和数值模拟研究。首先,基于全尺寸火灾试验结果,获取停车线区域典型火灾场景下的烟气扩散和沉降特性,并测量停车线区域不同通风模式下的气流流速;随后,运用数值模拟方法对比多种排烟模式下的烟气控制效果,并分析隧道风机和射流风机排烟风量对烟气扩散特征的影响形式。研究结果表明：自然通风场景下,火灾烟气起火后180 s内即可进入区间隧道及配线隧道,而启动隧道风机排烟可以减缓烟气扩散速率和沉降速率,但隧道风速未达到临界风速时,无法控制烟气向外扩散;隧道风机排烟组合区间射流风机向停车线送风的工作模式是停车线区域最佳排烟模式,建议隧道风机采用2台60 m³/s风量风机,射流风机采用2台30 m³/s风量风机,可同时降低停车线区域、区间隧道及配线隧道区域的烟气扩散和沉降速率,延长各区域可用疏散时间。研究结果可用于指导停车线风机选型及排烟模式设计,提升停车线区域火灾烟气控制能力。     

旋转喷雾法净化烧结SO2烟气适用性分析

根据实际烧结工况的运行边界条件对用于净化烟气SO2的SDA系统进行数值模拟,通过对比分析系统各核心设备中气流速度、反应物浓度、设备内温度分布变化情况,证明SDA系统可以较好地适用于烧结工况.实际应用时应设置烟气进风分布装置;中心烟气通道对控制脱硫剂用量、降低脱硫塔高度有重要作用;为了保证塔内反应充分,反应物干燥完全,应保证烟气在塔内停留时间大于10 s;旋转喷雾器应与脱硫塔进行拟合选型设计,同时为保证烟气排放达标,除尘系统应选择防腐耐温材料.     

大型建筑内部火灾温度场的数值模拟

利用CFD技术对在建筑火灾情况下，温度场的变化趋势进行数值模拟。针对大型建筑内部火灾温度场数值模拟特点，考虑建筑火灾中温度、烟气扩散以及尺度较大等因素，通过小尺度数值实验，在模型的效率性和准确性方面对不同模型加以比较、分析，选取带浮力修正的模型。同时，选用国际通用CFD计算软件FLUENT6．1针对某大型建筑内部火灾温度场进行数值模拟。并结合区域模拟软件CFAST对结果进行比较分析。表明CFD场模拟软件FLUENT6．1具有较高的可靠性，可针对大型工程项目进行分析模拟。     

基于数值模拟的室内商业街火灾烟气输运研究

针对室内商业街这一特殊建筑结构,使用FDS火灾模拟软件进行三维数值模拟研究商业街内部火灾烟气输运,分别对三种不同排烟工况进行了详细的计算,重点研究了室内商业街拱顶蓄烟能力和机械排烟工况下烟气的输运状况,得到了对防火设计和工程应用有价值的结论.     

高层建筑管道井内烟气运动大涡模拟

采用火灾过程的场模拟理论,以大涡模拟为基础,分析了火灾烟气流动过程的动力学特征;为了验证大涡模拟数值方法的准确性,针对Mercier和Jaluria竖井内的实验工况进行了模拟研究,其模拟结果与试验结果吻合较好,表明大涡模拟可以较好地预测竖井内烟气流动情况;通过设定不同的火灾场景,对不同火源功率和不同几何尺寸条件下管道井内烟气的流动过程进行了数值模拟,其结果给出了不同的几何尺寸和火源功率对管道井内所形成“烟囱效应”的影响情况。笔者的模拟和研究表明:大涡模拟可较准确地预测高层建筑管道井内烟气的流动状态,对高层建筑的防火设计具有指导性作用。     

地铁站细水雾幕挡烟效果的数值模拟研究

地铁站台层发生火灾时,烟气会从站台层经过楼扶梯开口蔓延至站厅层,因此, 楼扶梯开口处的挡烟效果对人员安全疏散影响重大。通过搭建全尺寸地铁站数值模拟模 型,对细水雾幕和排烟系统作用下楼扶梯开口处的挡烟效果进行了模拟研究,结果表明 :当仅设置挡烟垂壁时,挡烟垂壁有一定的蓄烟作用,但仍有大量烟气通过楼扶梯开口 从站台层蔓延至站厅层;设置细水雾幕可在一定程度上阻止烟气通过楼扶梯开口从站台 层蔓延至站厅层,有效降低烟气温度,但由于细水雾向下的冲量破坏烟气层的稳定性, 使得细水雾幕附近的烟气层高度降低;同时设置细水雾幕和排烟系统可实现良好的挡烟 效果,在楼扶梯的中段附近已基本不受火灾烟气的影响。     

矿井通风热阻力数值模拟研究

矿井风流流经井下热水、干热岩、火灾地点等局部高温区域时,风流吸收热量使其内能增加,高温风流在巷道内流动时会产生热阻力。针对如何确定井下风流加热流动时巷道内热阻力的实测范围这一问题,通过理论推导与数值模拟的方法对巷道内热阻力分布情况进行分析。由压力场的模拟结果得出风流加热流动时,所产生的热阻力不仅存在于加热区,高温风流向加热区下风侧流动时热阻力仍然存在。模拟结果表明:对于水平等截面管道,风流流经加热区时,风流速压增加,加热区内风流的静压降幅大于全压降幅;流出加热区的风流向管道出口处流动时,高温风流不断克服阻力做功,并与管道内的新鲜风流、壁面进行热交换,风流温度逐渐下降,当测定区间为加热区入口至模拟管道出口时,风流的静压降幅与全压降幅近似相等。研究结果对井下巷道、隧道及实际工程应用中热阻力的分析与研究都具有重要价值。     

地下岛式地铁站台火灾时全封闭屏蔽门开启模式研究

为研究4种屏蔽门开启模式下地下岛式站台火灾时排烟效果,本文采用大涡模拟进行计算,研究的开启模式包括开启两侧共4个端门、开启两侧首尾活动门及中间活动门和开启一侧所有活动门、开启两侧所有活动门。着重研究站台危险高度和楼扶梯口处烟气温度、CO浓度、可见度以及顶棚烟气温度。研究发现火灾发展阶段开启两侧屏蔽门首尾及中间活动门的排烟效果最好,火灾稳定阶段开启一侧所有活动门排烟效率较高,开启两侧所有活动门虽然能够加大烟气流出开口,但是排烟效果最差。     

大空间建筑不同排烟系统作用下的烟气控制效果研究

利用FDS(Fire Dynamics Simulator)分别对自然排烟和机械排烟作用下的中庭火灾烟气控制效果进行了数值模拟研究,自然排烟口的面积分别为中庭地面面积的5.6%、11.3%和22.5%,机械排烟量分别为43182m3/h和102000m3/h,同时改变机械排烟口的位置。通过对比各工况下的竖向温度分布、中庭内温度场、烟气层界面高度来判断不同工况下的排烟效果,并计算得到了相应排烟效率来判断各排烟模式下的排烟有效性。结果显示,中庭内的温度和排烟效率都随排烟量的增大而减小,自然排烟的排烟效率最低,仅为17.9%~21.3%,机械排烟量43182m3/h时的排烟效率最高,可达45%左右。     

地铁多线换乘车站火灾模型实验研究-(3)平行换乘车站火灾*

为探究平行换乘车站火灾烟气扩散特性及排烟优化模式，利用1∶10地铁换乘车站模型，在公共站厅、站台、单洞单线隧道、单洞双线隧道中设计多种火灾场景，分析各区域内的顶棚温度分布情况。结果表明:公共站厅不同位置发生火灾时，各区域内的烟气蔓延特性和通风排烟效果不同；站台火灾时，打开屏蔽门能增大补风量，延缓火源上方的升温过程，降低站台内部温升，并且在联合站台及两侧隧道排烟时仅开启火源附近6个屏蔽门有利于提高排烟效率；单洞单线隧道火灾时烟气温度相对较高，单洞双线隧道火灾时，近火源区域内起火隧道和未起火隧道的烟气分布特性不同，烟气可通过打开的屏蔽门蔓延至临近站台，开启隧道排烟及站台送风后能有效减小温升幅度和烟气扩散范围。实验结果可为平行换乘车站中的火灾烟气通风控制方案提供数据支撑。     

沉管隧道火灾高温试验炉烟道设计与性能研究*

为提高临时性砌筑烟道在沉管隧道高温火灾试验中的可靠性,通过在烟道内设置水喷淋系统,实现对烟道内热烟气有效降温,并基于FDS软件对火灾试验炉进行模拟分析,研究烟道内温度场分布,指导火灾试验炉建造。结果表明:热烟气经过水喷淋后温度降低700 ℃,水喷淋对热烟气降温效果良好;烟道排烟通畅,无明显开裂、漏烟现象,可满足非永久性火灾试验要求。     

纵向排烟与集中排烟下烟气控制效果的对比研究

以某特长公路隧道为研究背景,采用缩尺寸试验测试、数值模拟的方法分别对纵向排烟和集中排烟模式下隧道内火灾烟气的蔓延特性进行了研究,并对比分析了两种排烟系统在火灾工况下对烟气的控制效果。结果表明,纵向排烟模式将火灾烟气控制在火源下游并从隧道出口排出,高温烟气蔓延范围较长;集中排烟模式通过排烟阀将烟气抽离行车道,有效地控制了烟气蔓延和沉降,高温烟气维持在行车道的上部空间,主要通过竖井排出隧道。采用纵向排烟模式的坡度隧道烟气控制受烟囱效应影响较大,而在设置排烟道的坡度隧道中,将排烟阀开启进行自然排烟就能有效地减弱烟囱效应。因此,采用集中排烟模式的防灾安全性能要优于采用纵向排烟模式。     

压缩比和EGR对自由活塞发动机HCCI爆震燃烧的影响

基于AVL FIRE仿真平台建立了液压自由活塞发动机气缸的三维仿真模型,使用大涡模拟（large eddy simulation, LES）耦合甲醇的详细化学反应动力学机理研究了压缩比和废气再循环（exhaust gas recirculation, EGR）率对均质压燃（homogeneous charge compression ignition, HCCI）爆震燃烧过程的影响。结果表明:甲醇的HCCI燃烧需要一定的进气加热;随着压缩比的提高,最小进气温度逐渐降低,缸内的最高燃烧温度、最大爆发压力和爆震强度均明显增加;在高压缩比工况下引入EGR时可以降低爆震强度,但EGR率较小时效果并不明显,因此需要较大的EGR 率来抑制爆震;最后,对压力振荡曲线的频谱特性进行了分析,发现爆震燃烧时压力振荡的峰值频率位于10～15 kHz区间内。     

高层住宅楼小天井与外廊结构的消防安全问题研究

高层住宅楼已经成为城市建筑中最主要的建筑形式,高层住宅楼的小天井由于具有采光、通风功能又可以节省占地面积而受到开发商和用户的青睐。高层住宅楼采用小天井和外廊结构可能带来的消防安全问题,给城市的消防安全管理增加了不确定因素。采用数值模拟的方法构建了采用小天井与外廊结构的高层住宅楼火灾场景,并开展现场热烟试验,研究了小天井与外廊结构的火灾危险性,对采用防火玻璃分隔方法的可行性进行了论证。研究结果显示,采取使用防火玻璃将小天井和外廊进行分隔的消防措施,不利于外廊烟气的排放和人员疏散。