基于油罐区火球事故的热辐射危害研究

为了研究油罐区火球事故热辐射危害，基于火球燃烧模型和热辐射传播原理，结合丙烷火球案例研究，并用FDS软件模拟验证。根据参与反应燃料的质量，确定火球燃烧参数：火球最大直径、燃烧时间、最大上升高度以及表面热辐射能。通过改进观测因子和大气透射率公式，建立关于受辐射目标高度的火球危害模型函数。用MATLAB计算结果，对照热辐射通量准则，确定罐体热毁伤等级。理论计算结果与模拟结果吻合度较好，监测点位置越高，接受热辐射通量越大，罐体受损越严重。相较于传统火球危害模型忽略受辐射目标高度，导致低估油罐受损程度，改进后模型分析油罐区火球事故热辐射危害更加安全、可靠。     

黄磷储罐火灾临界安全距离理论分析与数值模拟

基于建筑防火隔离带的设计理念,研究了黄磷储罐临界安全距离的计算方法,将黄磷储罐火灾简化为罐内池火模型,通过理论计算和数值模拟黄磷储罐火灾周边热辐射分布,根据目标可燃物接受到的临界辐射通量是否大于或等于10 kW/m2来确定临界安全距离。研究表明：临界安全距离可通过火焰对目标可燃物接受到的临界辐射通量求得,且理论计算和数值模拟计算获得的临界安全距离基本一致。对于黄磷储罐火灾的防治具有一定的参考价值。     

3m直径煤油池火灾火焰特性的数值研究

为了预测油池火灾的火焰特性,采用CFD模拟技术开展静风状态下3 m直径煤油液池的火灾场景模拟,探讨火焰温度、火焰羽流速度、辐射热通量、燃烧产物质量分数等油池火焰特性参数随高度的变化关系;并结合火焰形态分布,提出一种4区域模型,即将湍流扩散火焰划分为油气混合燃烧区、燃烧火焰区、烟尘区和热烟气区来分析燃烧气流在不同高度的实际物理化学特性。此外,通过经验公式和CFD模拟2种方法分别计算出3 m直径煤油池火灾的火焰高度、火焰表面的辐射通量及热辐射破坏半径,并对计算结果进行比较分析,结果表明:2种方法可互相补充完善,有助于池火灾的热辐射危害性评估。     

基于CFD的大型储油罐区池火灾数值模拟*

为研究大型储油罐区池火灾温度、热辐射强度、流速、组分等燃烧特性参数在油罐外不同区域的变化规律,以10万m3原油储罐区为研究对象,构建罐区池火灾燃烧数学模型,运用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）技术进行数值模拟研究。结果表明:整个火场温度大致呈锥形分布,火焰温度最高可达1 500 K,纵向来看,底部温度较高,上部温度逐渐降低,径向来看,中心温度较高,周围温度逐渐降低;随着距罐壁以及距罐顶距离的不断增加,热辐射强度均呈现逐渐降低的趋势,最高热辐射强度为132 kW/m2;罐顶上方区域存在火焰卷吸现象,中心位置流速最大,最高可达56 m/s,罐底区域存在火焰贴壁现象;得到燃烧产物（CO和CO2）的体积分数分布,以CO体积分数为0.001作为判断依据,推断出火焰高度为120 m。研究结果可为今后此类火灾事故的防治提供理论支撑。     

基于点源模型的拱顶罐池火灾热辐射通量分析

针对目前油品储罐区火灾爆炸事故处置缺少必要理论指导的现状,运用点源模型对常见公称尺寸的拱顶汽油、煤油和柴油储罐全面积池火的热辐射通量进行分析,探讨了油罐直径对点源模型计算结果的影响、水平热辐射通量与总热辐射通量的关系以及相同距离处被辐射目标物接受的热辐射通量随其高度位置的变化.提出了采用罐壁点源方法估算拱顶罐池火灾热辐射通量的建议,推荐采用汽油池火的热辐射通量进行油罐火灾热辐射危险性分析及消防安全设计方面的探讨.     

火灾爆炸事故后果模型研究

为提高火灾爆炸事故后果模拟的准确性,利用Matlab对比池火灾模型和沸腾液体拓展蒸气云爆炸(BLEVE)模型中热辐射通量与目标至热源的距离的函数关系;分析沸腾液体拓展蒸气云爆炸(VCE)模型计算结果的误差;修正模型存在的错误,建立新的Sachs无量纲超压拟合模型,并进行实例应用。结果表明:用点源辐射模型得到的池火灾事故后果模拟伤害程度远大于用固体烟羽辐射模型得到的模拟结果,美国化学工程师协会(AICh E)模型和不考虑目标阻挡作用模型对BLEVE事故后果模拟在目标距离较远处基本吻合;VCE模型对Sachs无量纲超压拟合的最大误差达4个数量级。用建立的新模型得到的计算结果与Sachs超压吻合较好。     

化工装置定量风险评价初选方法的改进研究

对爆炸与火灾事故连锁效应进行了深入研究,利用超压模型、碎片穿透模型与热辐射通量模型建立了冲击波、碎片及热辐射破坏效应的连锁风险衰减系数。基于装置固有风险指标与事故连锁风险指标提出了化工装置定量风险评价的初选指标,并通过实例应用了该初选方法。该方法可为化工企业的风险评价与管理提供依据。     

池火灾热辐射计算及模拟

在油罐火灾中,着火罐所释放的热辐射对附近的人员以及设备起到一定的危害。本文分别用经验公式以及FDS模拟来计算热辐射强度,并对计算结果进行比较及分析,结果表明两种方法可互相补充完善。     

池火灾热辐射量化模型对比分析研究

开放环境中池火灾持续时间久,其主要危害是热辐射。池火灾热辐射计算模型主要有点源模型、Shokri-Beyler模型和Mudan模型等。运用Matlab模拟了池火直径和风速对3种模型热通量的影响,以及3种模型热通量随距离的变化趋势,比较研究了有风和无风情况下3种模型热辐射的传播规律,为定量评价池火灾热辐射后果提供参考。     

大型油罐火灾的热辐射危害特性

热辐射是油库储油罐燃烧的主要危害特性之一.本文对直径20m的柴油罐燃烧进行数值模拟,得出无风和有风情况下油罐燃烧热辐射的空间分布规律.在地面高度,随着距离L/D的增加,热辐射强度先增加后减少;在油罐火液面高度,热辐射强度随L/D的增加呈指数衰减规律.引入热辐射危害判据分析消防人员灭火的最小安全距离以及燃烧油罐对相邻油罐的热破坏.结果表明,在无风情况下,直径20 m油罐燃烧消防队员灭火不受二度烧伤的安全距离L约为64 m;有风情况下消防队员不受二度烧伤的灭火安全距离L约为80 m,不受死亡的灭火安全距离L约为62 m.数值模拟结果还与现有池火灾经验模型进行比较,表明在近油罐区(L＜3D),两者的热辐射强度分布曲线吻合较好.     

池火灾热辐射的数值研究

通过列举储罐火灾事故,提出对池火灾进行研究的重要性。介绍目前池火灾国内外的研究现状及发展情况,描述池火灾燃烧特征和模型。应用化学流体力学基本定律,建立了描述池火灾过程的基本控制方程组,并根据适当的条件选择辐射模型。建立物理模型,做出合理假设,确定初始和边界条件,对池火灾热辐射过程进行数值模拟,得出火焰周围入射热流密度分布图,计算出相邻两罐之间的最小安全距离,应用于工程实际中,给防火间距的制定提供理论依据,计算结果定性合理。     

烃类池火灾热辐射量化分析模型探讨

为澄清有关烃类池火灾热辐射量化分析模型选择中存在的问题,针对"池火计算方法"模型进行量纲分析和物理意义方面的讨论,提出该模型在概念使用、量纲关系、热释放速率的计算以及池火焰模化等方面存在的问题。系统阐述点源模型、Shokri-Beyler模型、Mudan模型等常用烃类池火灾热辐射通量分析模型的适用条件和应用范围。点源模型适用于被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量小于5 kW.m-2情况下池火灾热辐射的量化分析;Shokri-Beyler模型主要应用于估算被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量大于5 kW.m-2的情况;Mudan模型可用于估算无风或有风条件下被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量。     

热颗粒和热辐射共同作用阴燃点燃松针燃料床：数值研究

建立了热颗粒和热辐射共同作用下阴燃点燃松针燃料床的二维数值模型,计算得到了热颗粒和热辐射单独点燃以及共同作用点燃的临界条件,分析了燃料床的点燃过程。与前人实验数据对比表明数值模型能够较好预测临界点燃条件。金属热颗粒单独作用时点火所需的临界温度与颗粒直径呈双曲线关系。金属热颗粒与热辐射共同作用时,临界辐射热通量呈现出随颗粒温度和直径的增加而显著减小的趋势。热辐射持续供热能有效维持表层炭氧化反应,两者共同作用下点燃危险性增加。研究同时发现,燃料含水率对共同作用下的临界辐射热通量有较大影响。     

闪火灾害的后果分析

闪火是可燃性气体或蒸气泄漏到空气中并与之混合被点燃而发生的一种非爆炸性的蒸气云燃烧,其主要危害是热辐射和火焰直接灼烧。闪火的热辐射计算包括闪火动力特性及热通量计算。热辐射的大小由火焰的辐射能,视角系数和大气传输率所决定。运用Pietersen(1990)热辐射的伤害－破坏理论,分析计算了一起闪火灾害热辐射造成人的伤害后果和对建筑物的破坏后果。     

基于FDS的天然气集气站分离器喷射火特性仿真研究

天然气集气站火灾事故对集气站安全生产构成严重威胁,研究集气站内关键设备泄漏引发的火灾特性具有重要意义.基于大涡模拟(Large Eddy Simulation)数值方法,针对分离器内介质成分、相态等参数特殊性,采用火灾动力学模拟软件FDS建立集气站卧式气液分离器喷射火模型,对分离器典型泄漏孔径下的喷射火进行数值仿真,研究其火焰几何特性、火场温度及热辐射特性.结果表明,随分离器泄漏孔径的增大,喷射火火焰长度及火焰最大宽度也相应增大.大、小两泄漏孔径的喷射火在充分燃烧区域火焰最高温度分别为1 525 ℃和1 065 ℃.大孔径泄漏的喷射火热辐射值明显高于小孔径,并由于湍流浓度脉动的作用导致热辐射值波动较大,喷射火火焰轴向对称面与相距1.5 m的侧平面上测点热辐射峰值之比与泄漏孔径成正比.根据模拟结果,定量分析了两泄漏孔径下喷射火的危险距离,并提出相应的事故控制措施.     

BLEVE火球热辐射及其影响评价模型介绍

高压液化易燃、易爆化学品储罐易发生BLEVE,引起热辐射,会造成周围人员伤亡和设备损坏.介绍了BLEVE火球热辐射及其影响模型,通过该模型可以计算BLEVE火球的尺寸、持续时间、升空高度、热辐射通量及预测暴露在BLEVE火球热辐射通量下人的致死概率.     

细水雾阻隔火焰热辐射的模拟研究

从热辐射传递方程出发，根据Mie散射理论,考虑雾滴对热辐射的散射和吸收特性，建立细水雾阻隔火焰热辐射的两通量模型，并给出简化算法；同时建立小尺度模拟实验系统，对理论模型进行验证。结果表明，两通量模型较为合理地预测了细水雾对火焰热辐射的衰减作用。在此基础上，应用上述理论模型进一步探讨火焰温度、细水雾特性参数、雾场厚度对阻隔热辐射效率的影响，为细水雾系统的实际工程应用提供了理论和依据。     

瓦斯爆炸中的火球伤害效应

针对瓦斯爆炸事故3种危害中的高温热辐射伤害进行研究,结合火灾爆炸事故中的火球热辐射的传播公式,得出适合井下瓦斯爆炸事故的火球传播规律公式.依据该公式划分了瓦斯爆炸事故中火球热辐射的死亡、重伤、轻伤的半径公式,为瓦斯爆炸事故安全评价提供了理论基础.     

室内火灾喷出和旋转火焰的实验和数值模拟

喷出火焰和旋转火焰是室内火灾火焰的两种常见存在形式。利用小规模室内火灾试验装置和FDS软件,对室内火灾喷出火焰和旋转火焰进行了实验模拟和数值模拟;根据模拟结果,提出了小规模室内火灾条件下喷出火焰根部温度估算公式,分析了室内火灾火焰旋转的机理及其引起热烟气层温度、地板辐射热通量等参数升高的原因。     

轰燃后火焰的辐射热通量计算

轰燃后火焰的热辐射危害，是目前确定建筑物间安全距离的主要依据之一。该文提出了轰燃后火焰在室外一定距离处辐射热通量的计算方法；并在喷出火焰不受室外风影响的情况下，利用小规模试验的结果对这一方法进行了验证。