卡鲁塞尔氧化沟水力学特性的大涡模拟

本文基于大涡模拟中的Smagorinsky-Lilly模型,对Carrousel氧化沟模型进行了水力学特性模拟,并研究了沟内流速和涡量分布规律.速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法,采用VOF(Volume of fluid)方法追踪自由液面.模拟结果表明,回流现象主要出现在上中层混合液中,逆流现象主要出现于上层混合液中;转轮与转刷的推流作用是造成水面变化剧烈的原因;距转轮与转刷较近的区域、转速较快的转轮与转刷区域及直道段转刷下游水面较高一侧中上层区域的涡量较大.根据实验验证,本次模拟结果和实验值吻合度较好,Smagorinsky-Lilly模型可以准确模拟氧化沟水力学特性.     

Numerical simulation of premixed methane–air deflagration in a semi-confined obstructed chamber

In this paper, large eddy simulation coupled with a turbulent flame speed cloure (TFC) subgrid combustion model has been utilized to simulate premixed methane–air deflagration in a semi-confined chamber with three obstacles mounted inside.The computational results are in good agreement with published experimental data, including flame structures, pressure time history and flame speed. The attention is focused on the flame flow field interaction, pressure dynamics, as well as the mechanism of obstacle-induced deflagration. It is found that there is a positive feedback mechanism established between the flame propagation and the flow field. The pressure time history can be divided into four stages and the pseudo-combustion concept is proposed to explain the pressure oscillation phenomenon. The obstacle-induction mechanism includes direct effect and indirect effect, but do not always occur at the same time.     

基于SD的施工企业安全文化建设方向研究

分析了施工企业安全文化的结构,归纳了影响施工企业安全文化形成因素,论述了施工企业安全文化自然演化和强制演化路径。利用系统动力学(SD)原理,借助软件VENSIM 5.6 a对施工企业安全文化2种演化路径进行了仿真模拟。通过仿真模拟得出了影响施工企业安全文化形成的最关键的5大因素,为施工企业指明了安全文化建设方向。     

二氧化碳灭火系统扑灭风电机组舱内火灾试验研究

为有效遏制全国多地风力发电机组火灾事故的势头,基于灭火系统在风电机组防火设计中的重要性,提出采用二氧化碳灭火系统对风电机舱进行灭火保护的解决方案。在建造国内首台风电机组火灾模拟试验装置的基础上,通过试验研究二氧化碳灭火系统在常温状态和低温状态下对风电机组火灾的灭火能力。结果表明,该灭火系统能够对风力发电机组进行全淹没灭火保护,适用于空间狭小且结构复杂的风电机舱;在低温条件下,其喷放时间和灭火时间虽比常温状态下长,但灭火效能并未降低。     

改进经验公式法计算隧道人员疏散时间

为评估隧道发生火灾时人员疏散安全,有必要准确计算隧道人员疏散时间。传统经验公式法的假设条件过于简单,而现有仿真模拟方法不能准确地模拟人的复杂行为。建立改进的经验公式法,通过随机输入计算参数来模拟隧道人员疏散的动态随机过程,将疏散时间计算分解为多个阶段,并考虑车辆及人员的随机分布、火灾探测及人员反应时间的计算、大客车乘客下车时间、人行速度的随机输入、以及随人流密度变化的横洞门通行能力等,使计算所得疏散时间更贴近实际。与其余方法对比分析表明,采用改进的经验公式法得到的计算结果与传统经验公式计算方法相比,计算精度有较大提高。     

高速公路安全水平仿真分析

为深入研究高速公路安全系统,用系统动力学(SD)方法分析驾驶员、车辆、道路、应急救援等组成要素以及环境、管理等影响因素之间的关系,建立高速公路安全系统因果关系模型和存量流量模型。用层次分析法(AHP)确定各影响因素的权重。以三福高速公路为例,用Vensim软件模拟高速公路运营期间系统安全的变化情况。结果表明,在该高速公路运营期间,系统安全与车辆安全度呈先上升后下降的趋势、道路安全度呈下降趋势、驾驶员安全度与应急救援能力呈上升趋势。通过与实际数据对比,验证了模型的有效性。     

火灾中液化气储罐热响应CFD模拟的UDF程序设计

为了降低火灾环境下储罐内部介质热响应及储罐失效试验研究的成本和风险,更好地为储罐事故的预测预防提供模拟依据,利用Fluent 12.0软件对密闭容器内部介质的传热传质过程进行模拟,给出了内部介质在受热和冷却条件下相变的控制方程;通过考虑内部介质气化热随温度的变化及饱和温度与区域单元压力之间的关系,编写了内部介质在受热和冷却条件下质量和能量源项的用户自定义函数(UDF);通过对部分参数进行简化,分别给出了喷射火和池火条件下丙烷储罐热响应模拟的结果,并与试验结果进行了对比.结果表明:储罐热响应各主要参数(内部介质温度、壁面温度,储罐内部压力)的误差在喷射火条件下低于15％,在池火条件下低于12.4％.这表明模拟所需源项UDF正确,可以用于现实储罐热响应的模拟.     

热浮力及室外风压耦合驱动下高层建筑疏散走廊烟气运动网络模拟分析

火灾发生后,火灾烟气主要通过疏散走廊向建筑的其他部位蔓延.有效控制疏散走廊中的烟气,可以阻止其进一步蔓延到楼梯间.了解火灾烟气在疏散走廊中的运动规律,是控制其蔓延扩散的前提.热浮力和室外风压是烟气在走廊中运动的主要驱动力,研究二者耦合作用对走廊中烟气运动的影响,对进一步弄清火灾烟气的流动规律具有较大的意义.采用网络模拟软件CONTAM 3.0模拟疏散走廊中火灾烟气在上述两种驱动力作用下的运动情况.结果表明,随室外风速增大,疏散走廊中火灾烟气的运动速度增大,远大于单纯热浮力作用时烟气的运动速度;当热浮力和室外风压耦合驱动时,室外风压对烟气运动的影响起主要作用.     

带压开采陷落柱突水影响因素数值模拟

为研究承压水压与煤层陷落柱位置这两种因素对陷落柱突水的影响,在分析固流耦合数学模型的基础上,利用数值模拟软件FLAC3D,以双柳矿地质条件为背景,分别对3 MPa和5 MPa承压水压下开采上、下两组煤4种情况进行模拟,分析陷落柱及其周边围岩的渗流-塑性破坏耦合场、应力场和位移场的变化.结果表明:随着工作面推进至接近陷落柱,工作面前方集中应力场与柱体周边应力场发生耦合,并出现应力集中,当水压为5 MPa开采上组煤时应力集中系数最大,最容易形成突水危险区域;当上组煤工作面距离陷落柱为30 m时,陷落柱渗流场与集中应力场开始连通,在开采下组煤时这一距离比上组煤扩大15 ～ 20 m;煤层底板随工作面推进发生压缩-膨胀周期变化,引起拉伸、剪切破坏.     

长壁综采工作面覆岩采动变形破坏时空演化规律研究

回采工作面煤层被采出以后,上覆岩层产生离层、断裂、垮落等运动,形成的冒落带和裂隙带范围对煤矿安全生产影响极大.以顾桥煤矿1116(1)综采工作面为工程背景,采用数值模拟和井下电法测试技术,研究了淮南矿区11-2煤层开采时覆岩移动破坏的规律.结果表明:在垂直方向上,采空区上方覆岩破坏分区特征明显,由下而上依次为双拉应力破坏区、拉伸裂隙区、剪切破坏区和未破坏区域;冒落带最大高度11.5～14.5 m,裂隙带最大高度45～47.5 m;覆岩破坏最终形态类似于马鞍形,破坏在水平方向的范围要比开采区域大.