矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素,利用COMSOL软件对火区进行数值模拟,建立巷道三维模型,得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件,分析火风压作用下,火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律,得出不同因素与临界风速的关系,为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时,巷道入口风速越低,火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部,随着风速增大,向巷道下部蔓延;风速较低时,在火区火风压的作用下,会产生烟流逆退现象,随着风速的增大,逆流层长度和厚度随之减小;巷道入口通风条件不变时,火区温度越高越容易产生烟流的逆退,影响范围越大;巷道高度越高、上行风坡度越小,越易发生逆退现象;不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系,其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象,影响范围较大;火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。     

深井高温热环境的数值评价

根据井下工作面热环境的特点,采用了数值模拟的方法,对高温巷道中的热环境进行数值模拟计算,并应用预计热舒适指标(PMV)对不同设计参数的井下环境的热舒适程度进行科学的评价,给出了高温巷道中的速度场、温度场、热舒适PMV值。以某矿山高温巷道为实例进行了热环境评价,得出了热环境评价结果。结果表明在温度为40℃的高温巷道中,采用入口处风速为0.8m/s即可满足通风降温的要求,所得结果更具有直观性、准确性,为最优通风降温方案的确定提供了技术依据。     

煤层露头自燃火灾演化规律数值模拟研究

为解决煤层露头自燃所引起的资源浪费和环境污染,以新疆台勒维丘克煤层露头为研究对象,采用数值模拟方法研究煤层露头在火风压、火风压及外部风压作用下的自燃演化规律,为治理火区和保护环境提供依据。研究表明:火风压作用下,风流最大流动速度0.729 m/s,火风压最大达到170.2 Pa;火风压与外部风压联合作用下,煤层露头动力系统是负压通风系统,在漏风速度为0.2 m/s时,研究5个典型位置的温度、氧浓度、速度及压力的变化规律;并分析孔隙率、漏风速度对煤层露头自燃火灾的影响,说明大孔隙和漏风供氧为火灾大规模发展提供有利条件。研究成果对治理火区及保护生态环境奠定坚实基础。     

采空区自燃火灾气体钻孔导流的数值模拟研究

针对采空区局部自燃火源点的火灾情况 ,提出用地面钻孔抽放采空区自燃火灾气体 ,使其避免流向工作面的方法。基于渗流方程和气体扩散方程建立了简化的采空区火灾气体移动———弥散数值模型 ,用迎风有限元方法结合图形显示技术求解。模拟了在抽放前后采空区火灾气体移动和CO浓度分布特征 ,该方法对火源位置的判定精度要求不高 ,但钻孔必须设在火源的后方。通过模拟试验 ,抽放后工作面向采空区漏风增加量约为抽放流量的一半 ;抽放流量与采空区CO绝对涌出量近似呈负指数关系 ,给出了最低抽放流量的表达式。这项研究 ,能为分析在短期内消除采空区自燃火灾气体对工作面影响和确定抽放参数提供一种辅助手段。     

易自燃采空区瓦斯与火灾共治数值模拟

易自燃煤层采空区瓦斯和火灾综合防治是煤矿亟待解决的难题,基于多孔介质渗流理论,把采空区渗透系数以及瓦斯涌出源项看成随采空区位置变化的量。建立采空区气体流动的质量方程、动量方程、组分传输方程以及能量守恒方程,应用fluent软件模拟采空区在不同工作面供风量、不同抽放情况下采空区流场分布,得出工作面风量与氧化带宽度的拟合关系式。指出瓦斯抽放对采空区瓦斯浓度分布以及氧化带宽度影响比较显著;结合现场观测数据,表明数值模拟的可靠性。通过数值模拟,可以得出采空区不同瓦斯治理参数与氧化带宽度的对应关系,为煤矿采空区瓦斯和火灾合理防治提供依据。     

基于FDS的某居民楼火灾数值模拟及安全疏散研究

本文以某居民楼为主要研究对象,考虑其火灾特点,应用FDS软件,重点对居民楼火灾烟气变化进行模拟,结果显示:从火灾发生到人员撤离有201s的响应时间,正常状态下,足够楼内的人员疏散到安全地点;模拟发现火灾烟气能见度对人员疏散的影响要大于烟气温度和烟气中CO浓度对人员疏散的影响,整个过程中受到火灾影响最大的是其上层房间以及隔壁房间。     

回采采空区自燃的早期过程及数值模拟分析

用对流问题的迎风有限元方法结合图形显示技术，求解了采空区漏风渗流移动方程和氧浓度消耗与扩散方程（数值模型），描述了采宽区自燃早期的漏风流态和氧浓度分布特征，用高氧浓度区与蓄热区的叠加确定采空区自燃氧化带。该模型能分析在不同漏风条件下自燃氧化带的形状变化及自然发火危险位置；工作面进度和工作面风量与自燃氧化带范围具有连续的依赖关系，为研究采空区自然发火早期成长过程，合理控制工作面进度等提供一种辅助分析手段，有利于从根本上预防采空区自然发火。     

火灾现象的数值模拟及其应用

本文讨论了模拟火灾现象的数值方法及其应用。着重研究了火焰发热、空气流动和烟尘传播的数学模型，讨论了紊流模型中浮力项的处理和边界条件的简化，并介绍了这一课题的研究现状和发展方向。     

大学生宿舍火灾的数值模拟研究

本文选取了某高校大学宿舍楼某层宿舍为例,使用FDS软件设置了与宿舍环境相近的参数进行模拟。通过模拟发现,在5min内着火房间和与其对面的宿舍存在温度超过安全值的危险性;5min烟气的危害达到了显著,此结果说明火灾中烟气仍然是影响人员安全性的重要因素,并就此提出了对策措施。     

基于人工神经网络理论的建筑物火灾安全评价研究

依据建筑物火灾危险性的影响因素,应用人工神经网络理论及系统安全方法,建立了建筑物火灾危险性的评价指标体系,该方法摆脱了评价过程中的随机性和参评人员主观上的不确定性及其认识上的模糊性等缺点,大大提高了准确性。为了验证评价模型的准确性,将该理论应用到某高校图书馆火灾危险性评价中,快速、准确地得到了安全评价结果,取得了满意效果,为建筑物防火设计以及安全管理提供了可行的依据。     

注氮量对采空区自燃三带分布影响的数值模拟

为研究注氮对采空区自燃三带分布的影响,建立了二维注氮采空区渗流场的数学模型,研究了注氮量的变化对采空区流场分布的影响,得到了注氮采空区自燃三带的分布规律。结果表明,随着注氮量的增大,散热带增宽,氧化带向采空区深部移动,距注氮源越近三带所受影响越大,并分析了注氮量对工作面氧浓度分布的影响。     

极限平衡区顶煤自燃三维非均质动态数值模拟

为探究极限平衡区内顶煤自燃规律,利用Fluent软件对顶煤自燃进行数值模拟研究。通过对顶煤移动变形及自燃特点的分析,确定顶煤自燃过程的模拟为三维非均质动态模拟,并建立数学模型,给出相关参数及边界条件的确定方法。以恒大矿某工作面为例,对其顶煤的自燃过程进行数值模拟,并分析工作面风量及煤体耗氧速度与自然发火期之间的关系。结果表明:对计算区域进行模拟所得到的速度场、氧浓度场及温度场与现场观测结果及理论结果比较吻合;工作面风量对煤体自然发火期影响较小,而对高温区域中心点位置影响较大;煤体耗氧速率与自然发火期近似成负指数函数关系。     

木材燃烧温度场数值模拟

木材是一种很重要的可燃物,在燃烧过程中产生的热辐射和烟气会对周围的环境造成重大的不利影响。应用数值模拟方法对木材燃烧产生的温度场进行研究,通过设置模拟参数,构建燃烧产生的温度场,设置了温度测点和温度切片,并将模拟结果通过二维和三维图表达出来。该项成果可为可燃物燃烧的研究提供一定的参考数据。     

不同孔隙率对采空区自燃的影响规律研究

为探究煤矿采空区在不同孔隙率条件下对煤自燃环境的影响,基于多孔介质渗流特性的相关理论,以煤矿综采工作面为原型建立了U型通风采空区三维模型和渗流数学模型,利用Fluent软件对采空区以不同的孔隙率大小和分布方式进行数值模拟计算,从而得到采空区的漏风和氧气浓度的分布状态,以及氧化带的位置变化情况,进而研究不同孔隙率对采空区煤自燃环境的影响规律。研究表明:采空区漏风主要源于工作面下隅角处,进入采空区的漏风量大小与采空区的孔隙率有关。孔隙率越大,靠近工作面的漏风流速越大,氧气浓度越高,而深入采空区,孔隙率大小对采空区漏风影响越小,氧化带随着孔隙率的增大不断向采空区深部移入;孔隙率分布方式对采空区漏风速度的影响较大,且距离工作面越近影响越大,采空区深部则差别不大。     

乌达煤矿采空区煤自燃影响因素评价分析

应用层次分析理论,选择影响乌达煤矿采空区煤自然发火的主要因素即煤的自燃倾向性、煤层的赋存条件、开采技术水平等,进行分析计算。依据层次分析法确定了采空区煤自燃各影响因素的权重系数,并对其进行总排序,最后进行综合评定各采空区煤自燃影响因素。评定结果表明:煤自燃倾向性M、煤的硫含量L、回采工作面推进速度g、地质构造d等是影响采空区煤自燃的主要因素。为制定相应的开拓开采方案和有效的防火措施,提供了科学的理论依据和切合实际情况的评价方法。     

基于通风网络理论的采空区自燃过程数值模拟

把采空区多孔介质空间假想成由漏风通道组成的通风网络 ,各漏风分支的风阻则按采空区的实际特性给予赋值 ,然后采用通风网络理论、流体力学与传热学理论 ,对新集矿 130 7工作面采空区的简化模型进行了自燃过程的模拟。其模拟结果经实测与分析 ,证明是合理的。因此 ,采用该方法模拟采空区煤炭自燃过程是可行的 ,具有很高的实用价值     

单室卧管立式加热炉三维燃烧流场的数值模拟

对一个单室卧管立式加热炉的三维燃烧流场进行数值模拟,计算了某些非正常工况下的燃烧流场分布,并利用计算结果讨论了造成炉壁单侧冷却管过热的情况。     

巷道木材火灾试验与数值模拟对比研究

通过应用煤炭科学研究总院重庆研究院某水平巷道全尺寸木材火灾实验和流体力学软件FULENT的数值模拟方法,研究风速为0.7m/s和1.1m/s时8,00kg木材燃烧以及风速为0.7m/s时,400kg木材燃烧火源下风侧各热物理参数变化规律。结果表明:3次燃烧试验和模拟均为富氧燃烧类型,验证了A.罗伯特燃烧判定准则的正确性。同时试验和模拟火源下风侧CO,CH4和H2危害性气体浓度和出口风门处温度,对比结果证明,巷道富氧类燃烧难以产生次生灾害。研究也表明,环境因素或巷道物理结构变化能改变巷道火灾燃烧类型。     

化学事故救援方舱舱室环境安全性模拟研究

运用计算流体动力学(CFD)方法,对具有超压防护功能的某化学事故应急救援手术方舱室内气体污染物运动扩散的规律以及对人员安全的影响进行了数值模拟,其研究结果表明:当大气环境中氢氰酸(HCN)浓度为5mg/L时,前10s从常规进风口进入舱室的HCN在滤毒通风装置开启后,随气流运动逐渐向整个舱室扩散,经净化空气的混合稀释作用,绝大部分通过舱体缝隙排出舱室,30min内舱室HCN浓度的总量下降了95.1%,说明超压防护很好地保证了舱室环境的安全性。