某储罐区火灾多米诺效应场景推演

化工园区中危险源众多,一旦发生事故很容易在整个园区内蔓延和发展。针对化工园区内储罐密集,容易引发连锁反应导致事故扩大的特点,利用FDS软件对储罐火灾场景进行数值模拟,根据储罐所受热辐射确定化工园区内储罐火灾最可能的事故发生序列,并引入基于设备失效前时间的机械设备故障概率模型对罐区内单个储罐的火灾风险进行研究,得到储罐区火灾多米诺效应的时空演变。以某储罐区火灾为例,对多米诺效应下的火灾场景进行推演,结果表明该方法可以准确地预测多米诺效应过程中储罐的火灾风险,为化工园区应急响应提供有效支持。     

新管幕法下穿铁路既有线施工地表沉降监测

为避免新管幕法下穿铁路既有线施工所导致的轨面不平、列车晃车等铁路运营事故,以太原市迎泽大街下穿火车站通道工程为施工背景,考虑火车站内强电磁干扰环境对传统电磁、电容式传感器的影响,选用合适的光纤光栅传感器对地表沉降进行监测,设计了监测方案并搭建了监测系统,获得了施工引起的地表沉降数据,并用数值模拟方法研究了土体沉降,获得了地表横向距离沉降规律,对比论证了该监测技术的正确性和有效性。监测和计算结果表明,新管幕法施工引起的地表沉降呈漏斗状,中间大两头小,监测断面的最大沉降值为21.2 mm,在施工安全范围内。     

空气幕距挡烟垂壁及火源不同距离的挡烟效果研究

火灾发生时,空气幕可以在不影响人员通行情况下阻挡烟气的蔓延,适用于逃生楼梯口处.运用Pyrosim软件,对一简单建筑模型进行火灾模拟,研究空气幕距挡烟垂壁及火源不同距离时的挡烟效果差异,通过烟气蔓延情况,对空气幕处的速度矢量、空气幕后方测点处温度、CO浓度等数据进行比较分析,得出空气幕距挡烟垂壁的最优设置距离为0.5～1m;火源位置对空气幕挡烟性能的影响不大.     

大采高综采工作面风流-呼吸带粉尘分布数值模拟

为了研究大采高综采工作面在多工序、多尘源情况下的呼吸带范围粉尘质量浓度分布,运用Fluent软件对井下大采高综采工作面风流分布、粉尘运移、呼吸带高度范围粉尘质量浓度分布进行模拟研究,并结合现场实测对比分析.结果 表明,采煤机械设备的影响使得工作面空间体积发生突变,造成采煤机附近局部风速增大,并且在采煤机下风侧附近产生3 m/s的湍流.湍流使得运移到此处的粉尘发生扩散,致使湍流下风侧呼吸带粉尘质量浓度剧烈升高十几倍.根据实测数据与模拟结果对比分析:采煤机下风侧10～20 m是粉尘防治的重要区域;而在采煤机下风侧30 m以后的范围,巷道中心部位呼吸带高度粉尘受风流影响漂浮在空中而不易沉降,导致粉尘质量浓度居高不下,此范围也是重点防尘区域.     

惰性气体对氢氧爆轰特性的影响规律

为了减小氢氧爆轰激波管产生的高温高压高速膨胀气流对反应室的侵蚀作用,提高激波管安全性,更好地利用爆轰驱动能力,需要对反应室内流场进行优化设计.借助Fluent软件,基于压力基PISO算法和标准K-ε湍流模型,采用氢氧19步基元反应模型和Peng-Robinson真实气体状态方程,对中高压条件下反应室内氢氧爆轰的形成与发展过程进行了数值模拟,研究了反应室内惰性气体组分及配比、初压等因素对流场特性的影响.结果表明:不同的惰性气体对爆轰参数有不同的影响;在0.2 MPa,298 K初始条件下,混合气体内增加氮气的体积分数可以降低爆温,氩气有助于降低爆速,而氦气会提高爆压和爆速;高含量的氩气和氦气可以使氢氧正常爆轰,但氮气体积分数达到62.5％时较难爆轰,在70％时氢氧爆轰过程无法形成.在0.1～1 MPa范围内,对2H2∶O2∶7Ar混合气体,爆轰压力与初压成正比例关系.在298～373 K范围内,保持2H2∶O2∶5N2混合气体初压为0.2 MPa,初温增加至323 K时,化学反应速率加快使爆压和爆温升高,之后提高初温,单位体积反应物浓度下降使爆压和爆温下降.     

1m3粉尘环境模拟装置粉尘扩散数值模拟

在工业生产环境中,粉尘云会对工作人员产生职业危害,也会对生产设备造成危害,导致生产中断甚至安全事故.电气设备在工业生产中不可或缺,研究人员为研究工业电气设备的防尘性能开发了一种1 m3粉尘环境模拟装置.该试验装置的基本功能是利用持续气流使粉尘在罐体内形成相对稳定分布的粉尘环境,其内部空间可放置电气设备进行长时间的试验.为预测粉尘在装置中的分布,利用Fluent中的离散相模型对惰性粉尘进行了粉尘环境模拟装置内扩散的数值模拟研究.结果表明,粒径为1 μm、10 μm、30 μm、50 μm和70 μm的粉尘均可以在装置内部形成粉尘云,其罐体中心质量浓度可维持在0.2～0.5 kg/m3.不同粒径的粉尘分布截然不同,粒径越小的粉尘扩散的均匀程度越高,而较大粒径粉尘的运动稳定性更好,但分布均匀度较差,保持进气速度在40 m/s以上可以获得良好的粉尘扩散效果.     

城际列车活塞风对地下车站排烟效果的影响

列车在区间隧道行进过程中,空气受挤压作用会在隧道内形成活塞风,活塞风对烟气扩散有一定的影响.为探明携火列车停站后活塞风衰减过程及其对车站轨行区上排烟系统的排烟效果影响规律,采用Fluent软件中的动网格模拟技术及Layering方法更新网格,对城际列车着火驶向地下车站及城际列车静止着火进行了仿真计算.结果表明:1)对比不同站台类型隧道列车停站后活塞风衰减过程,进站端活塞风风速均高于出站端且均在5 min后达到稳定;2)对比有无活塞风情况下地下车站排烟效果,无活塞风情况下地下车站排烟效率呈对称分布,有活塞风时地下车站排烟效率呈不对称分布;3)对比不同站台类型隧道的地下车站排烟效果,有活塞风情况下岛式站台隧道的排烟系统总排烟效率高于侧式站台隧道总排烟效率;4)岛式站台隧道无活塞风工况总排烟效率一直维持在85％左右,有活塞风工况排烟系统总排烟效率在4 min以后增至85％,最高达到90％;侧式站台隧道排烟系统总排烟效率在5 min以后增至80％左右.研究结果可为城际地下铁路车站的排烟系统设计提供参考.     

基于驾驶模拟的高速公路施工围挡位置熵权模糊综合评价

施工围挡是道路施工区常用的交通安全设施,合理设置施工区围挡位置对保障施工区交通安全和节约施工区用地资源具有重要作用.以典型改扩建的高速公路为研究对象,利用驾驶模拟技术,在硬路肩有限的工作面内,设计3种外侧车道与施工围挡间距的模拟场景(0.5 m、0.75 m、1.0 m),组织开展40人的驾驶模拟对比试验,采集驾驶行为、眼动特性和生理信号等数据,采用配对t检验分析试验数据的可靠性,并提出由7项指标组成的评价指标体系,构建了基于熵权法的模糊综合评价模型,提出高速公路施工围挡位置熵权模糊综合评价方法,对3种高速公路施工围挡场景进行了比较分析和安全评价.结果表明:驾驶模拟器和试验场景均不会对试验造成不利影响;外侧车道与施工围挡间距为0.5 m的方案计算分值最高,综合响应表现最好.高速公路路侧施工围挡与外侧车道为0.5 m的距离,有效兼顾了节约用地范围和保障行车安全,可为科学设置高速公路施工围挡提供决策参考.     

排土场稳定性影响因素显著性研究

为提升排土场稳定性,以某露天煤矿排土场为例,结合正交试验和强度折减法,开展排土场稳定性影响因素显著性研究。通过分析资料与野外调研,厘定典型排土场稳定性诱发因素,构建排土场真三维地质模型,反演验证和分析排土场的岩土体参数和变形规律特征,得出排土场边坡内部应力和位移的变化特征以及塑性破坏区分布范围;以真三维网格模型中最危险截面为依据构建理想模型,设计正交试验模拟方案并开展数值模拟,对模拟结果进行方差分析,寻求显著影响因素。研究结果表明:台阶数量、台阶高度、气象水文和台阶角度等对排土场稳定性的影响为极显著;台阶宽度对排土场稳定性的影响为显著。     

外力作用下管道内表面缺陷处裂纹扩展研究

为提高油气管道安全风险评估的准确性,以含内表面缺陷管道为研究对象,利用ABAQUS软件线弹性及弹塑性分析不同尺寸缺陷对裂纹萌生特征的影响;采用扩展有限元法,建立管道3点弯曲模型与全尺寸静载物理试验,并非线性拟合裂纹扩展尺寸,研究内表面缺陷处裂纹扩展情况。研究结果表明:内表面缺陷中心处极易萌生裂纹,随着缺陷尺寸的增大,裂纹萌生所需外力在缺陷相对长度为0.08、相对深度为0.4时的增长趋势变化较大,且缺陷深度对裂纹萌生的影响更大;对比数值模拟与全尺寸物理试验,发现在小于70 mm位移载荷或147.25 kN外力下裂纹尺寸快速扩展,之后呈变缓的趋势;非线性拟合裂纹尺寸,得到较为准确的裂纹扩展尺寸的预测结果。