细水雾抑制固体燃料火焰辐射特性的研究

采用热电偶测温系统和热流辐射传感器等仪器对细水雾施加前后火场温度及辐射热流密度进行测量.研究了不同喷雾气压下固体燃烧场的温度及辐射热流密度的变化特性.结果表明,细水雾的蒸发冷却是影响火焰热辐射的一个重要因素.在实验基础上,建立了固体可燃物燃烧场辐射热流密度的计算模型,计算结果与实验结果较为吻合.     

气体喷射火灾下热辐射研究

为减少火灾的热辐射伤害和制定合理的作战、疏散方案,借鉴国内外泄漏模型和热辐射模型,考虑到火灾中火焰高度因素,建立压力泄漏-火焰高度-热辐射计算模型,编制了计算程序。对点源辐射模型进行改进,增加火焰宽度的影响,改善了单点源模型的精度,且试验验证了模型的精确性。结果表明:改进的多点源模型比单点源模型能更真实地反映火灾热辐射情况,误差在5%左右。编制的计算机程序,可以实现气体喷射火灾热辐射分布的快速计算。     

龙柏树冠火对相邻建筑的辐射特性研究

我国城市绿化覆盖率快速增长,带来了植被与建筑混合区域的火灾隐患。以常见城市绿化树种龙柏为研究对象,开展了单树树冠火对其相邻建筑的热辐射规律实验研究,测量了不同间距情况下建筑物一层和二层窗户位置的辐射热流密度,并在圆柱火焰模型的基础上,将圆柱火焰分为下层的稳定火焰区和上层的间歇火焰区,提出了分层圆柱火焰模型。结果表明,分层圆柱火焰模型可以准确描述树冠火辐射热流密度最大值随高度和距离的增加而递减的变化趋势。单一圆柱火焰模型理论的结果表明竖直方向上热流密度随高度变化不大,未能准确描述辐射热流密度竖向变化规律;分层圆柱火焰模型计算的辐射热流密度比单一圆柱火焰模型更符合实验结果,能更好地预测安全距离。     

中庭火灾烟气流动数值模拟

根据中庭火灾特点 提出了考虑辐射换热损失和壁面传热损失、不考虑燃烧过程、视火焰为体积热源,浮升力作用下火灾烟气湍流流动的场模型,并将辐射换热损失计人壁面传热损失,简化辐射换热模型计算,运用该场模型对中庭模型实验装置火灾烟气流动进行了数值模拟,采用通用软件PHOENICS进行数值计算,研究表明,数值模拟结果与中庭模型实验装置火灾试验结果吻合;以热源模拟火焰的方法对分析中庭火灾烟流发展规律可行。     

气瓶火烧试验的热及力学响应数值模拟研究

火烧试验中,气瓶内流体介质的温度和压力及气瓶壁的温度不断升高,导致气瓶破裂。基于分区求解、边界耦合数值解法和流固耦合传热理论,采用计算流体力学软件Fluent,建立燃烧火焰模型和气瓶传热(包括气瓶壁及其内部介质)耦合模型并进行计算,得到燃烧火焰的温度场、热流密度分布与气瓶的温度场及其内部介质的温度场、流场和压力场。通过节点插值方法,实现Fluent热边界无缝转化到有限元软件Ansys中继而进行热-结构分析。利用Fluent和Ansys联合仿真模拟预测气瓶爆破时间,对于气瓶的灭火救援具有一定的指导意义。     

基于图像的火焰锋面法向速度场测量研究

火焰锋面是火焰的重要组成部分,反映了火焰的燃烧特性。针对传统方法测量火焰锋面速度场分辨率较低的问题,提出来了基于图像法测量火焰锋面法向速度场的方法。使用高速相机拍摄了多帧连续图像,提取火焰锋面,通过最小二乘法拟合锋面的切线,从而计算出每个点的法向速度,并进一步分析了火焰振荡的性质。实验表明该方法能够有效测量双瓦楞纸板产生的火焰在不同时刻的速度场,具有高分辨率、全场测量的特点,为其进一步推广提供了实验基础。     

连通器内预混气体泄爆过程的数值模拟

连通器内预混爆炸性混合气体被点燃后,随着气体燃烧火焰的传播,而发展成爆轰,压力急剧上升,故研究连通器安装爆破片后,泄爆过程的数值模拟有其重要价值.采用有限元的方法,对连通器内预混气体的火焰传播和泄爆过程进行数值模拟.通过模拟获得了不同时刻燃爆的速度场、密度场、浓度场、温度场,为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据.     

连通器内预混气体泄爆过程的数值模拟

连通器内预混爆炸性混合气体被点燃后，随着气体燃烧火焰的传播，而发展成爆轰，压力急剧上升，故研究连通器安装爆破片后，泄爆过程的数值模拟有其重要价值。采用有限元的方法，对连通器内预混气体的火焰传播和泄爆过程进行数值模拟。通过模拟获得了不同时刻燃爆的速度场、密度场、浓度场、温度场，为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。     

天然气管线泄漏喷射火视角因子分析

基于平截头圆锥体模型和视角因子基本理论,对天然气管线失效泄漏引发的喷射火进行研究.利用平截头圆锥体对火焰形貌进行描述,根据几何关系给出了火焰的几何基本参数的计算公式,推导了有风情况下喷射火辐射面对周围任意位置接收点视角因子计算关键参量的相关公式.在计算火焰对接受体的视角因子时,将具有一定倾角的平截头圆锥体转换为竖直方向的平接头圆锥体以方便计算,并给出了变换过程中相关参数的计算公式.此时,将平截头圆锥体划分为3个辐射面——火焰侧面、火焰顶面及火焰底面.基于微元思想进一步对喷射火辐射表面进行了合理的离散化,对喷射火平截头圆锥体的视角因子进行研究.由于视角因子计算的复杂性,用Matlab软件编制了任意风速下喷射火周围任一点视角因子的计算程序.最后,结合具体实例,根据自编程序计算了在风速5 m/s、不同偏转角的情况下的火焰几何尺寸,并取风向角为30°,以受体点的坐标(6,5,2)计算了接受体不同法向量处的视角因子.结果表明,喷射火焰长度、抬升高度及上截面宽度都随火焰轴线的偏转角降低而缓慢增加,用微元思想计算出来的同一点在不同法向量下的视角因子不同.基于平截头圆锥体模型和视角因子的基本理论能够较为精确地计算喷射火的视角因子,可用于天然气管线泄漏喷射火事故的后果评价.     

障碍物场中预混燃烧火焰的数值模拟

利用k-ε湍流模型和拉切滑(SCASM)预混燃烧模型,对障碍物场中预混燃烧火焰进行了三维空间数值模拟。通过对控制方程添加不同的源项以反映障碍物对流场的影响,采用交错网格控制容积法将计算区域进行离散,用SIMPLE算法求解离散控制方程。模拟结果表明,障碍物的存在改变了燃烧流场的结构,成为加速燃烧甚至诱导爆炸过程的不稳定因素。该研究结果对有效预测障碍物场中火焰走势及其流场的分布情况,加强人们对火焰传播规律的认识,对预防工业灾害有重要参考价值。     

非均匀热环境下热舒适评价的两种方法及其关键技术

针对非均匀热环境下乘员热舒适性的评价问题,提出当量温度评价指标(EQT)和当量均匀温度评价指标(EHT);完成这两种评价指标的关键技术在于如何进行流场的三维Navier-Stokes方程与人体的生物热方程之间的耦合迭代。在进行数值计算时发现:流场计算时人体皮肤表面给温度分布(即提D irichlet问题)、人体的生物热方程求解时给热流密度分布(即提Neumann问题),采用其边界条件的提法后,使得非均匀热环境下的流场与人体生物热方程之间的大迭代容易收敛和稳定。典型算例表明:对同一种物理问题,尽管两种评价下所得到的当量温度不同,但得出的评价效果是一致的,这就从侧面显示了这两种评价方法的一致性与有效性。     

抽出式通风矿井外部漏风率的正确测算法

详细分析了煤矿长期以来沿用的 ,基于理想气体风流连续性方程的近似方法计算矿井外部漏风率所带来的缺陷。以热力学基本原理为依据 ,将回风井看作是矿井通风系统中的一条特殊巷道 ,指出其风流中的空气不能看作理想气体 ,推导出了测算矿井外部漏风率的正确方法。并以实测数据为例 ,运用MATALAB方法求得了矿井外部漏风率的精确解 ,给出了传统近似方法的误差 ,指出了在有较深回风井的矿井通风系统中 ,运用正确方法测算其外部漏风率的重要性。笔者介绍的矿井外部漏风率的精确测算方法 ,可在采用抽出式机械通风的矿井推广应用。     

海上超高温高压钻井井筒温度压力场耦合研究

为研究海上超高温高压钻井井筒温度压力的变化规律,基于流体力学和传热学理论,考虑超高温高压井筒环境对钻井液密度以及钻井液流变参数的影响,建立海上超高温高压钻井井筒温度压力耦合预测模型,并利用实例井现场随钻数据进行模型验证,分析正常钻进期间井筒温度压力的变化规律。研究结果表明：对井筒温度而言,钻井液流变性变化的影响大于钻井液密度变化的影响,耦合计算温度结果要大于不耦合计算的温度值,且两者之间的温差随井深的增加越来越大;对井筒压力而言,钻井液密度变化对当量循环密度ECD(equivalent criculating density)的影响要大于流变性对ECD的影响,且耦合计算的ECD要小于不耦合计算的ECD值。该耦合模型可以提高井筒温度压力的预测与控制精度,并降低超高温高压地层窄密度窗口中的安全钻进风险,研究结果对超高温高压钻井精准的井筒温度压力预测及控制具有重要意义。     

3S集成技术在林火管理中的应用研究

卫星遥感技术用于对过火区进行识别和对森林火灾进行判读和监测；林火地理信息系统是一种包含空间资料管理的地理信息系统，它具有储存，处理，投影转换和取回与显示图形资料的能力。     

植物油脂自燃性能与碘值定量关系的研究

对四种同脂发热自燃性进行了试验研究,采用回归分析方法,建立了环境温度与油脂发热诱导期之间的定量关系式,即ｌｇＴ／ａ／ｔ＋ｂ,提出油脂自燃性能可用ａ和ｂ两参数描述。研究表明,碘值与油脂自燃性能常数ａ和ｂ存在密切关系,可分别用对数和直线方程表示。     

露采高边坡模型初始地应力场快速生成方法研究

为防止露釆高边坡建模中初始地应力场畸变,采用子模型法和等效应力梯度边界面力法,用等效应力梯度边界面力替代简化部分水平构造应力,施加侧边界条件.以黄山石灰石矿山高边坡为工程实例,建立取至负地形的高边坡整体计算模型和简化子模型,计算对比整体大模型与简化子模型初始地应力场模拟结果.结果表明:整体大模型与简化子模型水平方向和竖...     

立井井壁破坏应力研究

应用利用弹性理论、温度应力场理论、热胀冷缩原理 ,对立井井壁破坏应力进行了较为精确的受力分析 ,给出了立井井壁应力分布规律的解析式。在整个理论的分析过程中 ,笔者着重分析了井壁应力中负摩擦力的影响 ,对负摩擦力引起的井壁应力进行了较为细致的计算 ,并通过具体算例进行了说明。笔者研究的结果 ,为井壁设计的理论提供了新的依据 ,同时对煤矿设计及煤矿工程应用有重要实用价值。     

Effects of red light camera enforcement on fatal crashes in large U.S. cities

Objective

To estimate the effects of red light camera enforcement on per capita fatal crash rates at intersections with signal lights.

Methods

From the 99 large U.S. cities with more than 200,000 residents in 2008, 14 cities were identified with red light camera enforcement programs for all of 2004-2008 but not at any time during 1992-1996, and 48 cities were identified without camera programs during either period. Analyses compared the citywide per capita rate of fatal red light running crashes and the citywide per capita rate of all fatal crashes at signalized intersections during the two study periods, and rate changes then were compared for cities with and without cameras programs. Poisson regression was used to model crash rates as a function of red light camera enforcement, land area, and population density.

Results

The average annual rate of fatal red light running crashes declined for both study groups, but the decline was larger for cities with red light camera enforcement programs than for cities without camera programs (35% vs. 14%). The average annual rate of all fatal crashes at signalized intersections decreased by 14% for cities with camera programs and increased slightly (2%) for cities without cameras. After controlling for population density and land area, the rate of fatal red light running crashes during 2004-2008 for cities with camera programs was an estimated 24% lower than what would have been expected without cameras. The rate of all fatal crashes at signalized intersections during 2004-2008 for cities with camera programs was an estimated 17% lower than what would have been expected without cameras.

Conclusions

Red light camera enforcement programs were associated with a statistically significant reduction in the citywide rate of fatal red light running crashes and a smaller but still significant reduction in the rate of all fatal crashes at signalized intersections.

Impact on Industry

The study adds to the large body of evidence that red light camera enforcement can prevent the most serious crashes. Communities seeking to reduce crashes at intersections should consider this evidence.     

基于LBM的风窗流场数值模拟与PIV实验研究

风窗流场分布规律对于粉尘、瓦斯、有毒有害气体运移规律以及风窗局部阻力计算具有一定的影响,而常用的CFD方法在模拟风窗后阶湍流流场这类问题上存在计算复杂度高的问题,针对此问题,结合格子玻尔兹曼(LBM)方法在流场模拟方面具有求解精度高、计算复杂度小的特点,采用多松弛格式的格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)对巷道风窗流场进行模拟研究。为验证格子玻尔兹曼方法对风窗流场模拟的有效性,利用粒子图像测速仪(PIV)对风窗流场分布规律进行实验验证研究。研究结果表明:LBM模拟风窗流场回流区长度为340 mm,风窗主流风速最高达19.1 m/s;PIV实验测试风窗流场回流区长度为320 mm,风窗主流风速最高达18.4 m/s,在相同模型条件下,LBM模拟结果与PIV实验测试结果基本保持一致。LBM与Fluent模拟进行对比,模拟精度、运行速度和操作便捷性要优于Fluent模拟。     

多层圆管夹芯结构的装甲车底板防爆设计

为提高轮式装甲车防护地雷的能力,寻找能够实现最佳防护效果的装甲结构形式,利用ANSYS/LS-DYNA软件平台,对不同的装甲结构在爆炸载荷作用下的响应进行仿真计算。首先探究多层圆管排列方式对冲击吸能的影响,得出密排圆管结构的抗冲击能力强于齐排和交叉排列的方式。然后在爆炸载荷下对由双层密排圆管组成的夹芯层防护结构进行数值计算,并对比试验结果,验证了所建立计算模型数值模拟结果的有效性。最后由数值计算结果确定了最佳的防护结构。数值模拟和试验结果表明,防护结构的面密度增大,防护效果明显改善;相同面密度的防护结构中圆管的直径越大,圆管的压缩行程越大,防护效果越好。