典型木材燃料层流扩散火焰碳黑生成特性研究

为了对木材燃料层流扩散火焰碳黑生成特性进行研究,搭建了基于消光法原理的轴对称层流火焰碳黑浓度测量平台, 选用马尾松针、柚木以及红橡木三种典型木材燃料粉碎成针状试样,并堆成直径3.5 cm堆垛,利用酒精引燃后可获得稳定的层流扩散火焰,同时通过电热丝辅助加热延长稳定燃烧。通过对三种典型木材燃料层流燃烧过程的质量损失和火焰碳黑浓度的测量和对比分析,结果显示三种燃料中马尾松针碳黑生成能力最大,这说明木材的碳黑生成能力可能与其碳元素和氧元素的含量有关。     

基于LabVIEW的长输天然气管道泄漏检测与定位研究

为了研究长输天然气管道泄漏检测与定位技术,将管道泄漏检测技术中常用的负压波检测原理与Lab VIEW技术相结合,设计了一套基于Lab VIEW的长输天然气管道泄漏检测与定位分析程序,利用该程序对长输天然气管道泄漏的负压波信号进行滤波和数据处理。利用小波变换的多尺度功能,提取信号的突变或瞬态特征,计算奇异点位置,达到泄漏定位的目的;选取不同类型小波进行泄漏定位误差分析,找出该工况条件下最佳的小波类型。结果表明:该程序对泄漏点的定位误差在4%以内,具有较高的精确度和可行性;在该工况下,最佳的小波类型为db5,其定位误差精确到0.034%。     

建筑火灾过渡区域数值模拟选取计算区域的判据研究

在建筑火灾的计算机模拟中,计算区域的选取密切关系到计算结果的合理性。已有研究针对单一开口小室在火灾燃料控制阶段和通风控制阶段时计算区域如何选取进行了分析并得到了定量的结论,该文在此基础上改进结果处理的方法,提出一种新的定量分析计算区域合理选取的方法,对单一开口小室在火灾两阶段间的过渡区域如何选取计算区域进行了定量分析。     

水蒸气对层流甲烷/空气扩散火焰中烟黑生成的影响

空气中水的存在会严重影响烷烃类扩散火焰中烟黑的生成,研究氧化剂流中水对烷烃类火焰的影响,对污染物控制及火灾扑救具有重要意义。模拟采用24步简化机理的有限速率化学反应模型、Moss-Brookes烟黑模型及Discrete Ordinates(DO)辐射模型,研究在空气中加入水对甲烷/空气层流伴流扩散火焰的影响,其中烟黑模型包括烟黑的成核、表面增长和氧化。结果表明,伴流空气中的水蒸气会降低火焰的温度、抑制烟黑的生成。这是因为:一方面,水蒸气降低了甲烷燃烧的温度,火焰温度的降低导致化学反应速率减慢,烟黑成核和表面生长速率随之降低,火焰中烟黑质量分数便减少;另一方面,由于水蒸气的加入使化学反应OH+H_2 H+H_2O(R(15))逆向反应加速,继而导致OH生成量增加。但由于氧气浓度降低使火焰体积增大,OH的浓度降低。从而导致烟黑的氧化速率降低,烟黑生成量增加。由于水蒸气的化学效应小于其温度效应,总体上烟黑质量分数降低。最后对比了模拟结果和试验结果。     

基于CFD坡度隧道火灾烟气蔓延特性模拟研究

隧道是狭长受限空间的一种,其特殊性导致隧道火灾的危害比一般火灾更大,烟气层的温度以及烟气逆流距离与隧道火灾后果紧密相连。将火风压考虑在内,对坡度隧道火灾过程中烟气逆流距离进行了理论分析,得出烟气逆流距离的理论预测公式。运用CFD软件对不同坡度隧道火灾进行模拟发现坡度越大,温降幅度越大,烟气向上游蔓延的速度越慢,逆流距离越小,因此上游更安全。通过比较逆流距离的理论预测值和模拟值,发现理论值比模拟值偏小,但是两者仍然能够很好的吻合,理论预测公式能够运用于实际火灾中,为消防措施的制定提供一定的参考。     

低压环境对N2和O2在航空煤油中溶解度的影响

主要研究低压环境下,压力、温度对氮气和氧气分别在航空煤油中溶解度的影响。实验装置包括除气装置、吸气平衡装置以及称重装置。由实验结果可知：压力在0MPa～0.1MPa,温度为293.15K,303.15K,313.15K时,氮气和氧气分别在航空煤油中的溶解度与压力呈线性关系、与温度呈非线性关系;氮气在航空煤油中的溶解度受压力的影响比氧气的小,受温度的影响比氧气的大;氧气在航空煤油中的溶解度比氮气的大。     

热防护服降温效果评价指标与方法研究进展

热防护服对作业人员有隔热降温作用,可使其免受热应激反应影响。为考察防护服降温效果的有效性与稳定性,需对其进行安全评价。基于物理、生理、心理三大方向,概述了国内外热防护服降温效果的评价指标和方法,对各种评价方法的特点进行了分析。提出热防护服降温效果的评价可以从人体热反应机理研究、建立科学的综合评价体系两方面展开。     

海拔效应对隧道火灾特性影响的研究

鉴于CFD在火灾模拟方面能够准确反映出火灾过程中烟气、温度、CO浓度等的分布特性,采用CFD对不同海拔条件下的隧道火灾进行模拟计算。计算结果表明,火源功率相同时,随着海拔的升高,上层烟气纵向蔓延速度以及下层新鲜空气向火源补充速度均增大。CO浓度以隧道中线为轴两侧对称分布,隧道中线上浓度最低;1.5m高度处,CO首先出现在隧道出口位置,随后向回蔓延;同一断面上层CO浓度大于下层CO浓度,海拔的升高导致CO生成量增多,高浓度区域范围变大。另外,随着海拔的升高,火源附近拱顶烟气温度增大;不同海拔条件下,拱顶烟气温度沿途均呈幂指数衰减,海拔越高,温降的速率越快。     

化工厂火灾-泄漏耦合作用下氯气扩散的数值模拟

为研究化工厂火灾和有毒气体耦合作用下的气体扩散规律,采用FDS软件分别对某化工厂氯气泄漏、火灾和火灾-泄漏耦合条件下的氯气泄漏扩散进行了数值模拟,研究了火源功率、氯气泄漏时间等参数对环境温度和氯气浓度分布的影响规律。结果表明:化工厂氯气泄漏条件下,氯气主要在风的作用下沿着地面快速向下风向扩散;火灾条件下,厂房内的温度主要是以火源为中心随着距离的增加逐渐降低;而火灾-泄漏耦合条件下,氯气的泄漏扩散和火灾温度场都会发生显著的变化,一方面火灾产生的高温和热气流会使一部分原本沿着地面扩散的氯气在火源上风向附近向上扩散,同时下风口的火灾对氯气的扩散具有一定的阻隔作用,会减缓氯气向出口处扩散,另一方面泄漏出来的氯气会吸收空气中一部分热量从而降低泄漏口附近的温度。该研究结果可为化工厂危险区域的划分及事故救援提供参考。     

基于双色法的层流扩散火焰温度场和烟黑浓度场重构

高温和烟气是火灾事故中造成人员伤亡的两个重要因素,能快速准确地获取火焰温度和烟黑浓度的分布,是对燃烧产热量和发烟量的控制方法进行深入研究的前提。根据双色法的理论基础,结合火焰单元的划分方法,整理并简化了火焰温度和烟黑浓度求解过程。利用自主开发的软件进行重构计算,并选取甲烷/空气轴对称层流扩散火焰为例进行试验。重构结果表明,烟黑浓度和温度的分布在轴向方向上均呈现双峰到单峰的特点。将重构结果和数值模拟的结果进行对比,发现温度峰值和烟黑浓度峰值的相对误差分别低于1.59%和6.08%,表明重构结果和模拟结果具有较好的一致性。因此,可认为该重构方法具有可行性。