火灾下空心混凝土楼板内温度场分析模型及算法

计算火灾下空心混凝土楼板内温度场的关键是计算空腔内的热量传递。假设火灾过程中空腔内气体压力为常数,空气流动引起的热量损失忽略不计,空腔内的热量传递通过壁面辐射和空气传导实现。基于奥本海姆网络法,本文提出了计算空心混凝土楼板空腔内辐射热流的算法,推导了矩阵形式的空腔内有效辐射方程,考虑到系数矩阵的对称性,采用LDLT分解法求解有效辐射方程。利用空腔边界上的有效辐射热流,计算空腔边界上单元的温度节点荷载。这种方法已经嵌入作者开发的温度场分析软件TFIELD之中,用TFIELD对底面按ISO834曲线进行加热的空心混凝土楼板进行计算,结果表明,本文算法十分有效,对研究空心混凝土楼板的抗火性能具有积极意义。     

水泥预分解炉内流场及温度场的数值模拟

以某水泥厂分解炉为研究对象,采用CFD数值模拟方法,模拟了分解炉内气相流、气固两相流、煤粉燃烧和生料分解,分析现有分解炉内流场、颗粒相和温度场的分布情况。结果表明,该水泥厂分解炉只有一个三次风进口导致炉内流场分布不均匀,物料分散性不好,炉内温度分布不均匀,可采用错落式格局确定SNCR还原剂喷嘴位置,喷嘴位置应安装在20 m高度以上。基于模拟结果,提出分解炉改进方案,对称增加一个三次风进口。改进后炉内流场和温度场分布均匀,颗粒相的分散性得到改善。对结构对称式分解炉可采用同平面格局确定SNCR喷嘴位置。     

基于ANSYS软件的硫化矿石堆温度场数值模拟

硫化矿石的氧化自燃一直是矿山开采中的重大安全隐患.而温度是影响矿石自燃氧化速率的一个重要指标.结合现场实际条件,运用ANSYS软件对银家沟硫化矿石堆内部的温度场进行了数值模拟,给出了不同时刻矿堆温度场的分布图.为预测矿石的氧化程度,及时地采取措施预防矿山的内因火灾提供了良好的依据.     

巷道围岩调热圈分布特性研究:以羊场湾煤矿为例

为了研究矿井巷道围岩温度场的分布情况，首先在羊场湾煤矿13采区回风下山937高程附近，利用深孔测温技术测定围岩温度，同时测定具有代表性的岩石热物性参数；然后利用COMSOL软件建立数值模型，模拟巷道围岩的温度场；最后通过改变通风时间和风流特性，分析其对该巷道调热圈温度场的影响。结果表明：通过深孔测温可知该巷道原始岩温为28.3℃,调热圈半径为32 m;通过数值模拟可知：其调热圈半径为30.9 m,与实测结果误差为3.4%。随着巷道通风时间的延长，围岩的扰动范围不断增加，围岩温度不断降低，且温度降低速率逐渐变缓；随着风流温度的降低，围岩温度也逐渐下降，且越靠近巷壁的围岩受风流温度的影响越明显；随着风流速度的增大，围岩温度会逐渐下降，当风速大于4 m/s时，围岩温度趋于稳定。     

抛物线轮廓馕坑结构的参数优化

针对抛物线馕坑结构不同参数引起的温度场变化问题，对馕坑结构进行了热学分析和参数优化。首先利用Solidworks建立了参数化几何通用模型，研究了抛物线馕坑的设计方法；其次利用ANSYS对馕坑结构进行热学分析，得到了温度场分布云图，验证了有限元模型的准确性；最后对过渡圆弧和加热源的设计参数进行优化，得到了优化后的温度分布情况。结果表明，抛物线馕坑具有较好的恒温特性，增加加热源的高度能够有效改善馕坑的温度场，为馕坑的节能环保研究提供了分析依据。     

钢框架房屋火灾消防过程温度场数值模拟研究∗

钢结构在火灾消防过程中容易遭到破坏甚至发生倒塌，而空间温度场是研究结构响应的基础。为了研究喷水消防对空间温度场的影响，建立了三层三跨钢框架房屋模型，在火灾动力学软件中利用水喷淋方式模拟了其消防灭火过程。分别研究了消防在火灾初期发展阶段和稳定燃烧阶段介入时，火源及框架平面附近的温度场分布与发展规律，对比分析了消防在不同火灾阶段介入后直接灭火跨与相邻跨的火场温度变化特性。研究结果表明：（1） 数值模拟结果与火灾消防试验结果吻合较好，验证了数值模型中采用水喷淋方式模拟喷水消防过程获得温度场的可行性；（2）消防在火灾初期发展阶段介入后，直接灭火跨的温度发生骤降，最大降幅约 350 ℃，约 20 s 后缓慢回升， 消防喷水有效减缓火灾发展进程，抑制空间温度与梯度发展，框架附近平面火场达到的最高温度相比无消防介入火灾低约 350 ℃；（3）消防在稳定燃烧阶段介入时，空间温度较高、温度梯度较大，消防介入后火场最高温度在 60 s 左右降低约 650 ℃，降温速率约 11 ℃/s，短时间内温度梯度变化剧烈；（4）与在稳定燃烧阶段介入相比，消防在火灾初期发展阶段介入可大幅降低火场最高温度，且使温度梯度变化比较缓和。     

改性涂料安全帽降温性能及热舒适的优越性分析

为探究高温户外作业下改性涂料安全帽在我国不同地区的隔热降温效果差异，本文采用Fluent数值仿真技术结合我国4个不同地区(北京、广州、南京、西藏)的太阳辐射特性，对比研究了改性安全帽和普通安全帽的降温性能及热舒适性差异。结果表明：改性安全帽相比普通安全帽可使帽体表面温度降低10℃左右，同时帽内外部温差降低3～4℃，说明改性安全帽能够有效降低太阳辐射得热；对于4个不同地区，改性安全帽相比普通安全帽的帽内温度可降低5～7℃，并且当太阳辐射量大于1 200 W/m²时，改性安全帽的降温性能愈发显著。进一步研究发现，相比佩戴普通安全帽，佩戴改性安全帽可使人体TEQ指数降低7.6%～9.6%，说明佩戴改性安全帽能够扩大作业者可从事体力劳动的工作范围，可提高户外安全帽佩戴者的热舒适性。