江心洲型船闸通航安全问题及改善措施研究

船闸布置在江心洲上后,由于相邻建筑物的动水作用及两汊水流在洲尾的交汇,将会影响船闸的通航安全.为研究江心洲型船闸下游的船舶航行问题,探讨有效的改善措施,结合澧水艳洲枢纽、沅水桃源枢纽布置的共同特点,在物理模型基础上利用船舶模型试验分析船闸下游影响航行安全的因素,研究采取针对性措施后航行条件的改善效果.结果表明:布置隔流堤、导流墩等辅助建筑物只能解决下游靠近引航道出口部分航段的通航问题;综合采用拓宽航槽、优化航线、合理调度、优化船闸布置等措施,可有效减小船体漂移,优化航行环境,保障船舶通航安全.     

丁坝对河流污染物迁移扩散的影响模拟研究

以深度平均的水流和污染物迁移扩散的通用微分方程为控制方程建立数学模型。设置上游丁坝,模拟分析丁坝长度占河宽的不同比例(10%、20%、40%)以及污水口在坝前2m的位置条件下,丁坝对水流流场及污染物迁移扩散的影响。结果表明:当丁坝长度达到河宽的40%的时候,污染带的宽度最大,而出口端面污染物浓度较低。通过设置合理的丁坝长度比例,可以在一定程度上降低沿程污染物的浓度。     

爆炸冲击荷载对动物杀伤作用距离的试验研究

采用3 kg、5 kg和10 kg装药在自由场中爆炸,观察分析距炸点不同距离的家兔在爆炸冲击波下的伤亡情况.试验同时使用冲击波超压测量仪记录不同位置的冲击波超压.试验结果表明,在超压小于0.08×105 Pa时家兔基本安全,3 kg、5 kg、10 kg炸药爆炸时的安全距离分别为20 m、25 m、30 m.     

铁路隧道火灾烟气温度场分布规律的试验研究

以我国某铁路水下盾构隧道为背景,针对不同纵向通风风速、火灾规模等因素进行了18组缩尺寸火灾模型试验,对火灾时隧道内烟气温度场的纵向变化规律、高温烟气的蔓延规律进行研究,获得了不同工况下拱顶下方烟气温度纵向分布规律、火区内和火区下游烟气最高温度分布规律,以及火灾蔓延范围等.并根据火区内烟气最高温度的试验数据,得到关于烟气最高温度与纵向通风风速及火灾规模的理论公式.拟合结果表明,该理论公式与试验数据能够较好地吻合,相关性为0.92左右.     

钢桁梁及辅助设施施工对船舶通航安全的影响研究

对钢桁梁及辅助设施施工阶段常见的事故及影响因素进行分析,构建出基于证据理论的钢桁梁及辅助设施施工安全性评估模型,将钢桁梁及辅助设施施工过程中影响船舶通航安全的因素进行量化评估,进而分析钢桁梁及辅助设施施工过程中的致因因素,起到提高安全防范的作用.     

综采支架对采空区漏风及瓦斯分布规律的影响

基于多孔介质渗流理论和多组分气体渗流-扩散方程,分别建立有、无综采支架时的采空区渗流和组分传输数学、物理模型,利用Fluent软件,模拟了有、无综采支架两种情况下工作面向采空区的漏风量以及采空区瓦斯体积分数分布规律,分析了综采支架对数值解算结果的影响。结果表明:有综采支架时工作面向采空区漏风量的解算结果明显小于无综采支架时工作面向采空区漏风量的解算结果;在采空区进风侧,有综采支架时瓦斯体积分数的解算结果与无支架时瓦斯体积分数的解算结果相比差别不明显;而在采空区回风侧,有综采支架时瓦斯体积分数的解算结果明显高于无支架时瓦斯体积分数的解算结果,且有综采支架时在采空区回风侧靠近底板处解算得到的瓦斯体积分数更高。     

风筒出口位置对掘进工作面瓦斯分布的影响

根据计算流体动力学(CFD)理论,运用Fluent软件对掘进工作面的风流流场及瓦斯分布进行数值模拟,研究了在断面形状为梯形的掘进巷道中,瓦斯从掘进迎头和巷道两帮均匀涌出时,风筒出口离掘进迎头的距离对掘进巷道中风流流场和瓦斯分布的影响.结果表明: 压入式局部通风掘进巷道工作面风流从风筒出口流出后,沿风流方向瓦斯浓度逐渐增大,在靠近迎头处巷道两帮底部和顶部瓦斯浓度较高;随着瓦斯涌出量的增加,由于高浓度瓦斯密度降低而产生的上浮力的作用,在靠近迎头的上部区域发生瓦斯沿顶板逆风流方向流动的现象;上浮力的作用会改变流场的分布状况,在靠近迎头处产生涡流;风筒出口离掘进迎头越近,风流到达迎头时携带的瓦斯量越少,且迎头处的风速越大,靠近迎头区域中的瓦斯浓度越低.     

斜风场中基于加权距离差法的早期火灾源点定位研究

火灾早期阴燃状态下,释放热量少,却产生大量的烟气,而风场中烟气的传播除了受自身的各向同性扩散影响外,更主要是受外界风的影响.基于斜风场中的气体浓度衰减模型,利用空间分布传感器对火灾源点进行定位,并提出了一种加权距离差法来修正定位误差.该方法首先确定每个传感器对应的估计范围(集合),然后通过寻求所有集合的交集来估计出火源点位置.结果表明,该方法不仅能提高定位精度,而且克服了迭代算法难收敛问题,具有实现简单,运行稳定的优点.     

基于三维“O”型圈的采空区多场分布特征数值模拟

为进一步研究综放采空区的多场分布特征,以大兴矿N2-706工作面为例,构建"双三"模型,即优化三维"O"型圈采空区冒落非均质多孔介质数学模型及"U"型通风方式下的三维综放采空区物理模型,重点考虑了采空区垂直方向上的孔隙率变化,并实现了孔隙率的三维可视化。运用Fluent软件加载自定义UDF对采空区气体压力分布、漏风场及氧气、瓦斯分布情况进行了数值模拟,得出与实际情况相吻合的采空区气体压力分布、合理漏风量范围内的风流场分布,其中重点分析瓦斯体积分数分布规律。结果表明:考虑三维孔隙率的数值模拟结果收敛性更好,采空区瓦斯的积聚现象不仅出现在采空区顶部,在距底板20~25 m高度的位置就大量上浮,且呈现高体积分数瓦斯积聚分布的特征规律。     

Experimental and simulation studies on the influence of carbon monoxide on explosion characteristics of methane

In underground coal mining, methane explosions often can cause tremendous disasters. In the meantime, carbon monoxide (CO), generated during the process of coal oxidation, may appear in the air. Therefore, the explosion characteristics of the mixture of CH₄ and CO must be investigated to prevent gas explosion accidents in coal mines. We conducted experiments by using a 20-L nearly spherical gas explosion testing device. The software FLACS was used to simulate the explosion of the mixture of CH₄ and CO at various mixing concentrations, and the simulation results corresponded to experimental results. With the increase of CO concentration, both upper and lower explosive limits of CH₄ decreased. On the whole, the explosion characteristic parameters of CH₄ and the mixture are similar. When CH₄ concentration was below the stoichiometric concentration, the addition of CO could promote the intensity of gas explosion; oppositely, excessive CO would inhibit the gas explosion reaction. The inhibitory effects become more significant as the concentration of CH₄ increases.     

障碍物在分岔附近对瓦斯爆炸压力影响的实验研究*

为研究置障条件下不同分岔角度管道中瓦斯爆炸压力变化规律,采用长15 m、截面为160 mm×100 mm的矩形和直径160 mm的半圆形组成的拱形模拟巷道,通过改变分岔角附近障碍物的形状与阻塞比,研究瓦斯爆炸在30~45°与30~60°双分岔管道分岔角附近的压力变化规律。结果表明:瓦斯爆炸在30~45°和30~60°双分岔管道中,分岔角后2支管压力均有所增大,且45°和60°支管中压力变化较30°支管更加明显;障碍物位于30°分岔角后,当阻塞比为0.4时,障碍物形状对2~4测点爆炸压力的影响均表现为矩形最大,拱形次之,圆形最小;管道中矩形障碍物对2,3测点爆炸压力的影响随阻塞比增加而增大,对测点4爆炸压力的影响则随阻塞比的增加而减小;设置矩形障碍物时,30~45°双分岔管道中2,3测点的压力增幅大于30~60°双分岔管道,且压力增幅随阻塞比增加而增大,而测点4的表现则相反,30~60°双分岔管道大于30~45°双分岔管道,且压力增幅随阻塞比增加而减小。     

火源位置对腔室火流动特性影响的实验研究

腔室火流动特性是影响腔室火灾蔓延与通风状况的重要因素。通过一系列小尺度腔室火实验,研究了火源位置变化对腔室火流动特性的影响。实验结果表明,随着火源沿腔室底部从壁面向开口方向移动,在开口中性面以上,同一高度处压差与流速增大,中性面高度和烟气层高度均降低,并导致开口质量流率增大。与火源强度相比,火源位置变化对烟气层高度的影响更为显著。火源位置对中性面高度及烟气层高度的影响在壁面处及开口处更为显著,腔室中部位置变化的影响相对较小。火源由壁面向开口移动,会造成火焰高度降低和水平伸长量增加。基于实验数据,给出了考虑耦合火源位置的腔室内火焰水平伸长量的表达式。研究结果可为相关场景下的腔室火灾理论模型提供实验结果支撑。     

水幕流场特性诊断与隔热性能的实验研究

水幕系统作为一种新型的防火分隔方法,其自身参数对隔热性能有着重要影响。该文利用DPIV技术测量水幕的流场特性,水雾粒子的速度场分布,研究了水幕流场特性随喷头压力的变化关系;通过小尺度热态实验研究了水幕的隔热性能。研究结果表明：增大水幕厚度有助于提高阻隔效率,但是并不成线性关系;增大水幕压力、流量,可以提高水幕的隔热效率。     

煤与瓦斯突出两相流传播特性实验研究

为了探究煤与瓦斯突出后煤粉-瓦斯两相流传播规律,利用自主搭建的煤与瓦斯突出管网实验系统,研究突出后冲击气流压力衰减规律、煤粉运移分布特征.结果表明:在初始压力为0.4 MPa时共突出煤粉3.12 kg,管道内煤粉质量呈正态分布,管道前部煤粉分布较少,占突出煤粉质量33.7％,多为小粒径煤粉;管道中部煤粉分布最多,占突出...     

多种气压条件下甲醇池火燃烧特性的实验研究

通过自行研制的低氧低压模拟试验箱开展了小尺寸甲醇油池火燃烧实验,研究了在多种气压条件(40kpa、45kpa、55kpa、65kpa、75kpa、85kpa、100kpa)下的油池火燃烧特性参数的差异。实验发现,一定情况下,甲醇燃烧速率随着气压的升高而升高,呈现幂函数关系;火焰高度和火焰面积从低压开始先随着气压值的升高而升高,当达到一定的气压值后就会随着气压值的升高而降低;随着气压升高,羽流中心温度下降的幅度变缓。     

磨料特性对磨料气体射流破煤影响的实验研究

针对磨料气体射流,基于气固两相流理论分析影响磨料速度的因素,在一定喷嘴结构基础上,通过实验研究磨料特性对破煤效果的影响。通过理论分析发现,影响磨料速度的主要因素有磨料密度和磨料粒径。实验结果表明:在射流压力一定条件下,石英砂、石榴石和棕刚玉3种磨料中棕刚玉破煤深度最大,在80,120,200和280目4种不同目数磨料中,120目磨料破煤效果最优。通过分析磨料特性的影响,得出磨料硬度对破煤的影响最大,其次是磨料密度。开展磨料气体射流破煤实验,确定了磨料气体射流中最优射流靶距为70 mm,最佳破煤磨料为120目的棕刚玉磨料。     

圆拱形缺陷对砂岩力学特征影响的试验研究

为研究含圆拱形预制缺陷砂岩的力学特征,在板状黄砂岩试样内预制了不同α值的圆拱形缺陷。采用YNS-2000型电液伺服控制试验系统和数字照相采集系统研究了不同圆拱形缺陷倾角α对黄砂岩力学特征和破坏模式的影响规律。研究结果表明:试样峰值强度、平均模量和割线模量随着α的增大呈先减小后增大再减小趋势,α=30°试样峰值强度和峰值应变均最小,α=75°试样峰值强度和应变均达到最大;预制圆拱形缺陷α对试样起裂应力、起裂位置和破坏模式均具有重要影响,随着α值的增大,试样起裂应力总体呈先减小后增大再减小趋势,当α=30°时,试样的平均起裂应力最小,其值为10.90 MPa;当α=75°时,试样的平均起裂应力最大,其值为18.91 MPa。     

初始温度对湿法成型硫磺燃烧爆炸特性影响的试验研究

为了研究初始温度变化对湿法成型硫磺粉尘燃烧爆炸特性的影响,通过对初始温度分别为35℃、 45℃、 55℃、 65℃、 75℃的硫磺粉尘试样进行测试,发现随着初始温度的上升硫磺粉尘的粉尘云最低着火温度,粉尘云最小点火能逐渐降低;随着初始温度的上升硫磺粉尘的爆炸下限和粉尘层最低着火温度不发生变化。随着温度的升高,硫磺粉尘的燃烧爆炸危险性增加,因此在气温较高的夏秋季节要提高硫磺粉尘燃爆的防护等级。     

膨胀型防火涂料对高压电力电缆引燃特性影响的实验研究

膨胀型防火涂料在电缆防火工程中有较广泛的应用,在使用过程中确保电缆涂料的效果与经济性具有重要意义。对喷涂不同厚度膨胀型高氯化聚乙烯防火涂料的高压电力电缆开展了在典型强度外加辐射热流条件的着火引燃实验,分析了电力电缆点燃时间、受热期间涂层对电缆外护套的保护与涂层受热后的形态变化。结果表明,电缆的着火行为与涂层厚度紧密相关。相比于未喷涂防火涂料的电缆,覆有膨胀型高氯化聚乙烯防火涂料的电缆在加热过程中明显膨胀,生成较软的泡沫状碳质层,且引燃时间较长,电缆起火后火势较弱。随着涂层厚度的增加,该涂料对电缆的阻燃和保护效果更为显著,研究结果表明,电缆表面喷涂1.0 mm厚度的防火涂料较为适宜。