阻塞物对矿井火灾临界风速影响研究

考虑井下巷道内阻塞物对临界风速的影响,通过理论分析得到存在阻碍物时井巷火灾的临界风速计算公式。采用FDS计算流体软件,对不同阻塞比、火源在阻碍物下游/阻碍物上及火源-阻碍物不同间距时的临界风速进行了模拟研究。结果表明:随阻塞比增大临界风速减小;火源在阻碍物上较在阻碍物下游时的临界风速大;随火源-阻碍物距离逐渐变大,临界风速趋于无阻碍时的临界风速。对理论和模拟结果进行了相关系数检验,公式计算与模拟结果之间存在显著相关性。     

侧部点式排烟隧道火灾临界风速研究

为得到侧部点式排烟模式隧道火灾临界风速无量纲计算式,针对隧道侧部点式排烟模式,根据π定理和相似理论,采用量纲分析方法分析影响临界风速的相关因素,推导出影响临界风速3个因素的无量纲函数关系式;采用数值模拟方法,确定临界风速与火灾热释放速率、排烟量、排烟口距火源距离的量化关系。研究结果表明:当无量纲排烟口距火源距离小于2.22时,临界风速随排烟口距火源距离的增大呈1/25次方的增长关系,随排烟量的增大呈-3/50次方减小关系;当无量纲排烟口距火源距离大于2.22时,临界风速不再随排烟口距火源距离和排烟量的变化而改变;临界风速始终随火灾热释放速率的增大呈1/3次方增长关系。     

地震和断裂活动对青藏铁路高原多年冻土区铁路影响分析

青藏铁路是世界上海拔最高的铁路。通过沿线青海及西藏的地震情况和西大滩断裂带、昆仑山垭口断裂以及不冻泉断裂带的多年观测数据和青藏铁路线路的实际穿越段的地质特点,可以看出,青藏铁路格尔木—拉萨段沿线地震活动频繁、断裂大量发育,不同性质、不同类型、不同特点的活动断裂给青藏铁路的工程安全带来不同程度的影响,并产生和诱发不同类型的地质灾害。一旦在铁路下方沿活动断层形成移动冰丘,将导致铁路路基隆起和铁轨变形。断裂运动不仅孕育了地震,还诱发了不均匀冻胀、构造裂缝、移动冰丘等地质灾害,影响线路工程的安全,增加维护费用。笔者着重4方面分析地震断裂活动对青藏铁路的危害性:断裂活动导致路面变形和工程破坏;断裂活动与非均匀冻胀造成路基强烈变形;构造裂缝带及其工程危害;冻土地区的地震和断裂与保护冻土的工程措施产生矛盾,给出了设计和施工中应该考虑的问题并提出从铁路的勘察设计、施工组织、施工过程中采用各种措施将地震以及断裂活动对铁路的损害程度降低到最小。     

火源功率与隧道阻塞比对临界风速变化规律影响研究

临界风速是隧道进行通风排烟设计的重要参数,为了研究火源功率、隧道阻塞比对临界风速变化规律的影响,采用PyroSim火灾动力学模拟工具与经验公式对比分析的方式。建立隧道缩尺寸模型,并对模型网格尺寸划分进行可靠性校验,发现网格尺寸为火源特征直径的十分之一时最可靠。结果表明:模拟临界风速与理论临界风速相吻合,临界风速随火源功率的增加而增大,当火源功率大于某范围时,临界风速开始趋于稳定;临界风速受到列车对隧道阻塞作用的影响,临界风速随着隧道横截面阻塞比的增加而呈线性减小,在阻塞比达到40%时,临界风速趋于稳定。     

隧道火灾相向射流排烟系统烟气质量流率比例系数

为探究隧道相向射流排烟系统中火灾发生时烟气的流动特性,通过FDS数值模拟研究隧道内不同上、下游风速工况下的上、下游烟气质量流率变化。基于等效风速、理论分析和数值模拟结果得到上、下游风速与烟气质量流率比例系数的关系式。结果表明：当等效风速小于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数随等效风速增加而减小,并且等效风速与上、下游烟气质量流率比值存在线性关系;当等效风速大于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数为0。     

阻塞效应下隧道火灾临界风速的模型试验研究

迄今关于隧道火灾临界风速的研究多在隧道内不存在或存在小阻塞物的情况下进行,现有的临界风速预测模型对于隧道内存在较大阻塞物情况下的火灾烟气控制的适用性尚需验证。然而,地铁隧道中列车截面通常占据隧道横断面很大的比例,相应隧道断面阻塞比下的火灾试验研究并不多见。因此,根据相似理论搭建了1∶10缩尺寸矩形隧道试验模型,进行了无阻塞及断面阻塞比为20%、30%、40%、50%、60%情况下的油盘火试验,并利用数值模拟复现了试验,利用临界风速实测值和模拟值对现有的临界风速预测模型进行了适用性验证,并且研究了阻塞情况下的临界风速随阻塞比、火源释放速率等的变化规律。结果表明,随阻塞物占据隧道断面积比例增大,临界风速明显呈线性下降趋势,基于试验数据分析,得到了阻塞情况下的临界风速预测模型,并进一步利用现有全尺寸隧道火灾试验数据验证了该模型的可靠性。     

纵向风作用下竖井自然排烟对隧道内烟气逆流长度的影响

为了研究纵向风作用下隧道内竖井自然排烟对烟气逆流长度的影响,采用数值模拟的方法,建立了不同竖井高度的全尺寸隧道模型。并选取无竖井排烟的工况作为对照组,模拟不同火源功率下,改变竖井与火源纵向距离时竖井自然排烟对烟气逆流长度的影响和竖井排烟失效临界风速的变化。结果表明:当纵向风风速较小时,竖井对烟气逆流起抑制作用;随着风速增大,烟气逆流被控制在竖井近域范围内,竖井对烟气逆流的抑制作用减弱;当风速足够大时,烟气逆流将被完全限制在竖井下游,此时竖井排烟作用失效,且对纵向通风气流起到分流作用,烟气逆流长度反而变长。在此基础上,提出了竖井排烟失效临界风速的概念,竖井排烟失效临界风速随竖井高度增加而增大。     

沉管隧道内车厢火羽流的临界风速研究

为探究纵向通风与侧向集中排烟协同作用下,沉管隧道内车厢火羽流的临界控制风速特征,首先,建立1∶8缩尺寸隧道试验模型;然后,选取3种车厢开口尺寸及9组火源功率,并考虑侧向集中排烟系统开启和关闭2种状态,采集沉管隧道内不同纵向风速下顶棚烟气温度数据;同时,通过火灾动力学模拟软件(FDS)模拟沉管隧道内车厢火羽流的速度场和温度场分布特征;最后,分析临界风速演化的物理影响机制。结果表明：无论侧向集中排烟系统是否开启,隧道顶棚下方烟气最大温升均会随纵向风速增加而下降,同时隧道内烟气逆流长度也会不断缩短直至为0;随隧道内车厢火源功率的增加,临界风速均呈现先增大后不变的趋势;在相同火源功率条件下,侧向排烟系统开启时对应的临界风速明显大于其关闭的情况;在侧向排烟与纵向通风协同作用下,随火源功率增加,沉管隧道车厢火羽流临界风速呈现先增加、后不变的分段函数关系。     

鹤岗实施变电站无人值守安全监控系统项目

由鹤岗供电公司负责承担的高寒地区无人值守变电站智能安全辅助监控系统项目进入实施阶段。该项目对解决高寒地区变电站设备视频监控、在线监测难题,实现对变电站的运行主设备及辅助设施的实时监控及管理将发挥重要作用。黑龙江省处于中国东北的寒冷地带,冬季部分地区最低气温可达-40℃以下,经常伴有大风、     

Y型合流分岔隧道临界风速计算模型

临界风速是Y型合流分岔隧道能否有效抑制烟气侵入分岔支路的重要参数。为确定Y型合流分岔隧道临界风速计算公式,对影响Y型合流分岔隧道临界风速的相关因素进行量纲分析,推导出临界风速与火源热释放率、主分隧道高度比、连拱长度及隧道分岔夹角这4个因素的无量纲函数关系式。通过数值模拟得到临界风速最大的火源位置,并对上述4个影响因素进行了量化分析。结果表明:火源距分岔段隧道洞口15～25 m时临界风速最大;当无量纲火源热释放速率小于0. 3时,隧道临界风速与火源热释放率呈现1/3次方关系,当无量纲火源热释放速率大于0. 3时,隧道临界风速不再随火源热释放速率增加而增加;临界风速与分岔隧道高度比近似成-3/10次方关系,与分岔夹角成-3/40次方关系,而与连拱长度无关。进而得到分岔隧道临界风速的无量纲计算模型,且与数值模拟结果吻合良好。     

青藏铁路建设中高寒缺氧及保障问题的研讨

“高寒缺氧”是青藏铁路建设面临的主要难题之一,青藏铁路沿线自然条件恶劣、海拔高、气压低,含氧量低,缺氧严重会导致急性高原病严重影响人体健康和劳动能力,同时含氧量低会造成机械功率降低。为保障高原施工人员和铁路建设者的健康和安全,降低机械设备的功率损耗,在青藏铁路的设计和建设中,必须采取高原劳动卫生和劳动保护措施、选用可靠度高、维修量少的运营设备,建立起适合高原特点的管理体制、机构及合理的用工制度等技术保障措施,提供坚强有力的医疗卫生保障,从而提高劳动效率,降低劳动强度、缩短工期,保护员工的安全与健康。     

青藏铁路救援指挥系统的研究

通过对青藏铁路特点及运营模式的分析,提出构建青藏铁路事故救援指挥系统的重要性。结合青藏铁路信息化总体规划,在充分利用青藏铁路各信息系统及通讯网络基础上,利用地理信息系统(GIS)技术和无线通讯技术,建设具有指挥、控制、通信及情报(C3I)功能的青藏铁路事故救援指挥系统。提出了系统应达到的目标功能,结合青藏铁路生产作业实际情况,给出了系统实现的信息流程、体系结构,并开发了原型系统。系统将青藏铁路多源信息整合并结合GIS技术以直观的电子地图、图像等方式展示出来,实现了救援预案管理和智能化查询、匹配;并通过应急无线通讯设备实现事故现场视频、图像实时播放及指挥调度与事故现场间的语音双向通讯;同时可建立事故数据库,为统计报告和事故分析服务。     

铁路取弃土场生态恢复调查分析

选择我国不同地域6条铁路,现场调查铁路取土、弃土(渣)场的使用及恢复情况,从取弃土场的占地面积及类型、取土量、弃土量等方面分析了其利用现状,并对植被恢复效果和难易程度进行了讨论。调查表明:北方平原区、荒漠区铁路的取土量较多,南部丘陵区的弃土(渣)场及弃渣量较多。从恢复效率和程度看,南部地区植被恢复相对容易且在1年内可以恢复到较好程度,但植被恢复不到位,较易发生水土流失等次生灾害;东北、华北地区植被恢复2年左右可以恢复至良好程度;西北地区植被恢复需求较小;对于部分高原地区,海拔越低、降雨越多,恢复越好,但部分地区降雨量是生态恢复的首要制约因子,保水措施是这类地区生态恢复的重点。     

矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素，利用COMSOL软件对火区进行数值模拟，建立巷道三维模型，得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件，分析火风压作用下，火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律，得出不同因素与临界风速的关系，为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时，巷道入口风速越低，火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部，随着风速增大，向巷道下部蔓延；风速较低时，在火区火风压的作用下，会产生烟流逆退现象，随着风速的增大，逆流层长度和厚度随之减小；巷道入口通风条件不变时，火区温度越高越容易产生烟流的逆退，影响范围越大；巷道高度越高、上行风坡度越小，越易发生逆退现象；不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系，其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象，影响范围较大；火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。     

海上石油平台工艺区风环境模拟及韧性评估*

为研究不同风向下海上石油平台工艺区的风场特征和系统韧性,采用Fluent软件从8种不同风向角度对海上平台工艺区风环境进行三维数值模拟,分析研究高于工艺区地面1.5,3,4.5 m水平风场风速分布特征,确定微静风区和强风速区面积,并以微静风区域占比为指标评估系统抗灾韧性。研究结果表明:风速激增区出现在障碍物前缘或侧翼;风口顺延形成强风道,风速介于1.6～3.1 m/s之间;系统韧性与微静风区占比呈现负相关,在1.5 m高度风场处,E-90°风向时微静风区域面积占比约为69%,工艺系统韧性较弱,风险较大;NW-315°风向时微静风区域面积占比约为9.6%,工艺系统韧性较强,风险较小;随着风场高度增大,各个风向系统韧性均有所提高,W-270°风向时系统韧性升幅达12.1%,N-0°风向时系统韧性升幅达12.24%。研究结果可为海上石油平台逃生路线设计、火气监控设备布置及提高平台自身抗灾韧性方面提供指导依据。     

基于不同风速下火旋风的数值计算及特性分析

基于大涡模拟(LES)技术,对不同风速下的火旋风进行数值模拟。运用最小二乘拟合方法研究不同风速下火旋风的中心漂移角速度的变化,其结果表明:随着风速的增加,中心漂移角速度的变化规律遵循某3次方多项式变化趋势,发现存在某一临界风速(3.18m/s)对火旋风中心漂移角速度的变化速率有较大影响。同时,对热量释放率及火焰温度场进行分析,认为随风速的增加,热量释放率逐渐增加且波动逐渐减小,火焰温度场分布梯度逐渐增加,高温区分布呈现连续纺锤面分布形式。     

青藏铁路唐拉段地质灾害的评价分析

笔者主要对青藏铁路唐拉段沿线分布的热融滑坍、热融湖塘、湿地、沙害、危岩、落石等地质灾害进行了评价分析 ;研究了其对铁路工程的影响、工程建设施工对地质灾害的诱发和加剧的可能性 ;提出了施工中应采取的防范措施。     

急上高原人员疏散速度修正的台阶试验研究*

为解决高原铁路隧道人员安全疏散问题,基于台阶试验对急上高原人员运动能力进行研究,并基于现场测试、理论分析、资料调研等对不同海拔高度处急上高原人员疏散速度基础参数进行研究。结果表明:得出平原世居者在急上高原时的运动能力下降规律,并通过对比不同拟合类型,得出急上高原者在不同海拔下人员疏散速度折减系数公式;基于海拔和坡度对人员运动的影响,得出高海拔铁路隧道人员疏散速度基础参数。研究结果可为高海拔铁路隧道人员疏散理论分析、仿真模拟及性能化设计提供基础数据支持。     

自适应滑模控制器的EPS侧风反向控制研究

为了研究在侧风影响下汽车正向助力转向偏移过大而威胁驾驶员行车安全的问题,提出一种将反向助力和自适应滑模控制器相结合的控制方法。该方法通过驾驶员转矩和汽车车速的配比设计反向助力特性曲线,并利用自适应滑模电机控制器控制电机输出助力转矩,使汽车在转向过程中,增加了驾驶员转向的阻尼感,也同时提高了驾驶员对转向电机的实时操纵性。将其应用到汽车EPS系统中,仿真结果表明,在不同的车速、风速下,采用反向控制策略不仅减小了方向盘角度、齿条位移,还减小了汽车横摆角速度,可以显著地改善汽车行驶的稳定性和安全性。     

风速对高层建筑火灾时环境中烟气分布的影响

为了探究风速对高层建筑火灾时环境中温度、烟气浓度、CO浓度分布状态的影响,以央视北配楼火灾为模型背景,应用火灾动力学软件FDS,对火灾进行模拟与分析。通过讨论不同风速下火源温度中心、烟气浓度中心、CO浓度中心离着火面距离与高度之间的关系,得到风速一定时各中心的位置与高度之间的变化规律,以及该变化规律与风速之间的关系,风速小于3m/s时各中心位置随风速变化较明显;风速越大,温度、烟气浓度、CO浓度越高,当风速小于2m/s时各值增量随风速增加明显;与其他因素相比,温度对防火间距的影响最大。