基于离散元法的温度静力触探贯入与传热研究北大核心CSCD

温度静力触探是一种新型原位测试方法,可同时获取土体的力学和热学参数,为浅层地温能资源勘查提供技术保障。为研究温度静力触探的贯入与传热机理,通过离散元数值模拟实现了离散元模型的建立和试样的力学和热学参数标定。研究分析了贯入过程中的贯入阻力变化、土体应力场、位移场及位移路径;获得了加热-散热过程中探头加热段与隔热段的温度响应规律以及土体温度场演化,并与室内模型试验进行了对比分析。采集的温度变化曲线通过数据解译反演得到了土体的导热系数,为温度静力触探的贯入-传热机理研究及工程应用奠定了理论依据。研究结果表明:贯入过程中,贯入阻力随深度的增加而增加,且土体颗粒位移范围在距锥身B/2内;传热过程中,探头加热60 s,加热段实现了5.5℃的升温;在加热和散热的初期,探头的温度变化最快,与实验结果相同;利用探头散热温度所反演导热系数为0.330 W/(m·K),误差为6.5%,优于加热数据反演结果。     

一种准分布式内加热刚玉管FBG渗流速率监测方法

岩土体中的渗流是引发各种地质灾害的重要因素。针对现有渗流监测技术的不足,提出了一种基于光纤布拉格光栅FBG的准分布式内加热刚玉管FBG渗流监测方法;介绍了该方法的原理;发明了一种新型内加热刚玉管渗流传感器;推导出了温度特征值与渗流速率之间的关系,并通过砂性土室内模型试验对此关系进行了率定。试验结果表明:(1)本方法对砂性土中渗流速率进行监测是可行的;(2)利用刚玉管封装的新型传感器具有很好的监测性能;(3)在给定加热功率条件下,一定渗流速率范围内,温度特征值与渗流速率间存在线性关系,渗流速率越大,温度特征值越小;(4)一定加热功率条件下的渗流速率监测存在相应的测试量程,提高给定加热功率可提高监测量程。     

基于改进RABT升温曲线分析受火地铁隧道管片温度场

既有耐火试验标准升温曲线用于模拟地铁区间隧道火灾场景存在局限性。提出了改进RABT(IRABT)标准升温曲线模型,该模型基于既有耐火试验标准升温曲线,同时考虑了地铁区间隧道火灾的峰值温度、受火持时与升温速率等特征,且包含线性降温段,可设置降温时点,以描述实际火灾场景。采用结构抗火有限元分析软件SAFIR,对1/3缩尺地铁隧道管片的耐火试验进行了IRABT标准升温曲线下的数值模拟,获得了5种不同火灾工况下管片温度变化及截面温度场分布,所对应的IRABT模型分别为:峰值温度700℃与800℃,降温时刻为60min;峰值温度900℃,降温时刻分别为60、45、30min。模拟结果表明,进入降温阶段后,管片受火面20mm以上区域,温升仍将持续,且距离受火面越远,温升持续时间越长;距离受火面90mm以上至管片顶部,已没有明显降温段出现,该区域始终保持升温趋稳状态。降温开始30min后,受火面温度开始低于紧邻的管片内温度;受火试验结束的180min时刻,整个管片内部温度场峰值出现在距受火面40~60mm范围内。同一升温曲线降温时点越迟,则管片近受火面及顶面区域的最终温度越高。因此,对于实际地铁区间隧道火灾,应尽量在升温初期对火势加以有效控制,避免进入恒温传热阶段,可减轻管片混凝土传热破坏程度。该分析结果可为研究地铁隧道衬砌结构受火性能退化提供参考。     

不同应力-温度路径下平面钢框架火灾反应的非线性分析

采用考虑温度—应力路径影响的高温下钢材的应力—应变关系,对火灾中钢框架结构的反应进行了非线性分析,旨在尝试提出一种更加符合实际情况的钢结构抗火反应分析新方法。根据已有的试验结果,对高温材性试验数据进行了回归分析,得到了Q235钢在升温恒载、升温加载、升温降载3种基本应力—温度路径下单向拉压时的本构关系式,进而得到不同应力—温度路径下热非弹性应力—应变增量关系式。利用虚功原理,推导出不同应力—温度路径下平面钢框架有限元分析的单元热非弹性刚度方程的显式。同时,对增量迭代法进行了修正,提出升温恒载路径、升温加载路径及升温降载路径3种路径之间切换的判断准则,为结构抗火全过程分析提供了理论基础。     

某综合楼钢结构抗火安全设计与评估(Ⅰ) --人员疏散及建筑火灾温度场分析

随着建筑设计理念及建筑技术的发展,很多新型建筑超出了当前防火规范所涉及的范围,这类建筑就要根据性能化思想来进行防火设计。某综合楼为一高层钢结构建筑,采用先进的建筑理念,在建筑内部设置了很多的大空间。基于这一新颖的结构,采用性能化方法对其进行了人员疏散时间、空气升温及结构构件升温等方面的研究。其中人员疏散通过计算机疏散模型进行了研究,大空间火灾升温采用FDS软件进行了模拟,构件升温采用AN SY S软件进行了分析。结合《规范》要求,确定了火灾时合理的人员疏散时间、空气升温及构件升温。     

玉米抗低温助长剂田间试验研究

为防御东北玉米低温冷害,研制了一种新型的玉米抗低温助长剂,其抗低温效果已为人工温控试验所证实。本项研究采用分期播种、地理播种和田间多处理对比试验方法,检验该化学制剂在影响玉米发育、生物量及产量性状方面的实用效果,并探求其适宜的浓度配比和喷施期次。研究结果表明,该制剂具有促生长、促早熟和使作物高产的性能,可防御延迟型冷害。施用时以1：400倍液和在营养生长期内两次喷施为佳。     

GHPFRCC框架梁抗火性能试验研究∗

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(green high?performance fiber?reinforced cementitious composites,GHP? FRCC)是在传统 ECC 基础上加入大掺量粉煤灰制成的一种新型绿色建筑材料。GHPFRCC 具有高延性特点,很适合用于框架梁、柱及节点,但 GHPFRCC 框架梁作为一种新型结构其抗火性能研究较少,为了探明 GHPFRCC 框架梁的抗火性能,进行 10 根 GHPFRCC 框架梁的耐火试验,研究荷载比、纵筋率、剪跨比等因素对火灾下 GHP? FRCC 框架梁的跨中挠度、温度场分布的影响。试验结果表明,火灾下 GHPFRCC 框架梁升温速度最快的是梁底面,速度最慢的是梁顶面;剪跨比为火灾下 GHPFRCC 框架梁破坏形态的主要影响因素;跨中挠度曲线近似线性下降,且剪跨比越大,跨中挠度下降斜率越大;纵筋率可有限提高 GHPFRCC 框架梁的抗剪承载力,箍筋对保证火灾下 GHPFRCC 框架梁的抗剪性能至关重要。     

非膨胀型防火涂料的等效热传导系数及其试验方法

热传导系数是表征非膨胀型防火涂料隔热性能最重要的参数,也是进行钢构件升温计算所必需的参数。非膨胀型防火涂料的热传导系数随温度升高有较大变化,采用常温下的热传导系数来计算钢构件在火灾下的温度将导致较大的误差。从工程应用角度,热传导系数采用一个常数可极大地简化计算,因此本文提出了等效热传导系数的概念及其试验方法。该方法基于非膨胀型防火涂料保护钢构件标准耐火试验,可综合反映涂料在火灾下的实际性能。试验与理论计算的对比表明,采用等效热传导系数可相当精确地模拟非膨胀型防火涂料保护钢构件在火灾下的升温。     

改进的粒子群算法及其在土坡临界滑动面搜索中的应用

首先,提出了一种新型的模拟任意滑动面的方法,该法能自动产生运动许可的滑动面。同时,针对基本粒子群优化算法存在计算量大的缺点,提出了一种改进的,即不连续飞行粒子群优化算法。利用Spencer法计算滑动面的安全系数,对几个复杂土坡的最小安全系数及其对应的滑动面进行了分析,并与国内外已有结果进行了比较,证明了改进粒子群优化算法和模拟滑动面的新方法是合理、有效的,可用于复杂优化问题的研究。     

热弹塑性土体本构模型及在多场耦合数值模拟中的应用

采用热等效应力的概念,提出一种新的热弹塑性饱和/非饱和土本构模型,其在正常屈服面以内仍然会发生塑性应变。该模型通过以饱和度和土骨架应力为状态变量,能够统一描述饱和、非饱和土体的热力学特性;还采用上下负荷面概念,考虑了土的结构和超固结发展特性。所提出的本构模型可以很好地展现饱和/非饱和土体在不同温度条件下固结压缩实验和三轴实验中的压缩和应力应变特性。将该模型导入土-水-气-热多场耦合有限元分析中,利用有限单元一有限差分法模拟了深层软岩加热高温试验。计算结果与试验结果吻合得很好,验证了所提出的本构模型与多相场耦合有限元方法的准确性,可尝试将其用于地热能开发与土体热力学特性的研究和模拟。     

某热电厂6号炉排烟温度高问题分析及处理

针对某热电厂6号炉排烟温度过高的问题,从空气预热器换热面积、空预器出口两侧烟道的通流面积、受热面清洁程度以及炉膛火焰中心高度等方面进行分析,找出原因并提出了处理措施。分析结果表明:空气预热器换热面积设计偏小,空预器出口两侧烟道的通流面积不相同,炉内喷钙脱硫使锅炉受热面脏污以及炉膛火焰中心偏高等因素是引起6号炉排烟温度过高的原因。     

T23管材氧化皮防脱落控制措施

针对330 MW亚临界锅炉末级过热器T23受热面管爆管事故,通过微观组织分析、氧化皮厚度测试及力学性能检测等方法,得出爆管氧化皮过厚,在机组启停或振动情况下脱落并堵塞受热面管,导致管子传热不畅,最终发生长时过热爆管。通过制定控制氧化皮生成速率、防止脱落及堵塞的措施,减少T23受热面管因氧化皮脱落堵管造成的爆管故障。     

中蒙边境典型草原可燃物热解动力学研究

以中蒙边境(包括东乌旗、二连浩特市、新巴尔虎右旗)的草原可燃物为研究对象,利用STA 6000热重分析仪,采用热重分析法以5 ml/min,10 ml/min,20 ml/min,30 ml/min的氧气为载气,在空气气氛下,升温速率分别为40℃/min,60℃/min,80℃/min时对三个地区草原可燃物的热失重行为进行研究。利用TG-DTG曲线分析典型草原可燃物的热解特性,运用Coats-Redfern积分法和Flynn-Wall-Ozawa法得出在不同氧气浓度下的热解活化能和指前因子并求得相应参数。中蒙边境三个地区草原可燃物的热解过程分为三个阶段:水分析出阶段、快速热解阶段和碳化阶段。其中快速热解阶段的温度在270℃~450℃之间,此阶段中升温速率越快,温度滞后现象越明显;通氧速率越快,温度超前现象越明显。Flynn-Wall-Ozawa法在进行参数计算过程具有更小误差,所以较Coats-Redfern积分法更适合本次研究。热解过程及动力学参数分析表明,三个地区具有相同的热分解过程,引发火灾危险程度为:新巴尔虎右旗<东乌旗<二连浩特,因此,二连浩特市的草原可燃物较另外两地区更易燃烧,应加强草原火灾的预防和管理。     

多组分细水雾对乙醇汽油的灭火效能研究

分析了细水雾灭火时液滴的吸热蒸发过程和汽油与乙醇汽油的燃烧特性，进行了汽油、乙醇在封闭空间内从燃烧到自行熄灭时的含氧量变化测量。进行了多组分细水雾与细水雾的灭火性能比较，和用多组分细水雾对汽油火、乙醇汽油火的灭火性能试验。研究表明，多组分细水雾比普通细水雾具有更好的灭火效果，乙醇汽油火的灭火难度要比汽油火的大，多组分细水雾用于乙醇汽油场合灭火时，其灭火工作压力要大于用于汽油的场合。     

考虑火灾全过程的钢管混凝土组合框架力学性能初步研究

为进一步研究真实火灾工况下钢管混凝土组合框架的抗火性能,基于有限元软件ABAQUS建立了单层单跨圆形钢管混凝土柱-组合梁平面框架经历火灾全过程的数值分析模型。通过合理选取热工参数,进行了组合框架在ISO-834标准升降温曲线下的热传分析,研究了组合框架钢管混凝土柱与组合梁截面温度场的变化规律;在热传模型的基础上,通过合理选取材料本构模型、单元类型、边界条件以及网格划分等,对经历常温加载、升温、降温以及火灾后的钢管混凝土柱-组合梁平面框架的力学性能进行初步探讨。结果表明,由于钢筋混凝土楼板在受火过程中的吸热与约束作用使组合框架在受火后仍具有较高承栽力。该方法可进一步完善钢管混凝土结构抗火分析理论,也可供实际工程应用参考。     

室内火灾温度的预测方法及其分析

室内火灾温度是火灾科学中非常重要的参数之一，它对火灾防护有着重要的作用。本文以轰燃为分界点，总结归纳了目前国际上采用的轰燃前后室内火灾温度的预测方法。对每一种方法的使用条件及优缺点作了分析。同时对轰燃前后的各种温度预测方法分别作了简要的对比。最后根据前面的分析推荐了作者认为实用性较强的几种方法．     

Landfill gas - a potential environmental hazard

Methane derived from the decomposition of organic material contained within a landfill may escape beyond the site boundary where it can pose an explosion or fire hazard. Methods are described to prevent die occurrence of such lateral gas migration. Problems due to the accumulation of gas in buildings, erected on landfill sites, have occurred and techniques are now available to overcome these at some sites. However, it is recognized that at other sites, redevelopment should not be allowed to take place on die grounds of safety.     

光伏发电有功自动控制技术

进行了两根足尺预应力型钢混凝土简支梁在火灾高温和竖向恒定加载耦合作用下的耐火性能试验,分析了试验梁的温度场分布规律、竖向变形特点和承载性能劣化过程。通过在试验梁端部预设压力传感器,实测了升温过程中梁端部预压力与升温时间的关系曲线。试验结果表明,预压力对火灾高温作用较为敏感,当标准升温100 min时预压力已降至初始预压力的一半,试验中一根梁出现了侧向弯曲变形。因此,对于预应力混凝土结构,火灾高温作用下应考虑构件可能的侧向变形影响。     

隧道纵向通风对火灾规模和火灾蔓延的影响

隧道纵向通风一方面会给火源提供大量氧气,扩大火灾规模,增加火灾蔓延的可能性;另一方面又可以带走大量热量,减小火灾蔓延的可能性。目前,这两方面影响的相对重要性还没有被很好地研究。本文对纵向通风对隧道火灾蔓延的影响进行了研究,首先分析了纵向通风对隧道火灾规模的影响,然后利用火灾动力学模拟程序FDS,对不同通风速率及相应火灾规模条件下隧道内车辆间的火灾蔓延进行了数值模拟,得出了不同通风速率条件下火灾蔓延的规律,并提出了控制隧道火灾蔓延的措施。结果表明,增加通风速率能较大地增加货车火灾的热释放速率,当通风速率小于2 m/s时,火灾蔓延的距离随通风速率的增加而增大,当通风速率大于2 m/s时,火灾蔓延的距离受通风速率的影响很小;对于客车火灾,通风对火灾的热释放速率影响较小,并且火灾蔓延的距离随通风速率的增大而减小。