掘进巷道风流温度分布规律的数值模拟

根据紊流状态下的守恒原理 ,导出了描述掘进巷道风流紊流流动和温度分布的微分方程。通过对矿内风流流动及热力过程的理论分析及现场实测 ,系统地开展矿内风流流场和风流温度场的分布规律及其耦合作用机理的理论分析与研究 ,并利用PHOENICS程序进行数值模拟 ,初步得出了矿井掘进巷道风流温度与各种参数的变化规律。掘进巷道风流温度随风速提高呈负幂函数规律降低 ,随入风流温度升高而线性升高。     

井巷巷道围岩调热圈温度场分布模型及影响因素分析

开展对热害矿井的治理,基础工作是对矿井巷道周围的温度分布进行掌握,其中又以围岩调热圈的研究最为重要。本文对井巷围岩调热圈及围岩在通风条件下的散热规律进行了分析,建立了相应的数学模型来推导调热圈半径和温度场;以三河尖矿的巷道围岩调热圈为具体实例,对影响围岩调热圈半径及边界大小的若干个物理参数进行了研究。结果表明:不同区域内的调热圈半径不同,其中其半径的形成与通风时间因素的影响最为密切。测试的结果对该高温深井进行通风量控制以及热害防治有指导意义。     

不同压力环境下不透明非碳化ABS材料的热解温度模型研究

在不同热流强度下,利用智能步进低压实验仓对不透明非碳化聚合物材料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)在不同压力情况下的热解过程中的表面及背面温度进行了实时测量,建立了表面吸收一维热解模型,预测了ABS在不同外界热流密度下,不同压力环境下表面温度及背面温度随时间的变化;并将实验测量值与模型模拟值进行对比。结果表明,非碳化聚合物的表面吸收一维热解模型在高热流密度下对温度的预测情况优于在低热流密度下对温度的预测结果,总体来说,模拟计算结果与实验测量值较为一致。     

基于CFD模拟的不同尺度竖井模型内烟气温度分布相似性的研究

通过小尺寸实验来研究实际建筑结构的火蔓延和烟气控制是一种已经被验证的十分有效的方法。经典方法中尺寸缩放只需要保证Froude数不变即可。采用CFD模拟的方法研究由火灾引起的烟气羽流在高层建筑竖井内的温度分布情况,建立三种不同尺寸高层建筑竖井的相似模型,并对比模拟结果,得出了尺寸缩放的规律:在保证Froude数不变的前提下,还需保证竖井结构内的流动为湍流;同时得到了着火房间通风口无量纲面积大小和火源位置变化对不同尺寸模型内流动相似性效果的影响规律。     

原油储罐基础沉降在线监测与安全性研究

为满足我国各地原油储备及周转需要,油田企业建设有大型原油储罐。部分储罐随着服役年数的增加,出现由于储罐地基的不均匀沉降而导致的罐壁变形,进而浮盘不能自由升降的现象。通过对储罐基础实测沉降数据建立储罐有限元模型,由计算结果分析研究基础沉降储罐的结构响应,并提出该储罐的安全运行液位,可为使用年限较久的储罐的安全评估提供一定的指导。     

基于存活概率的动态车龄分布模型

城市车辆的年龄组成(简称车龄分布)是体现城市车辆老化程度和确定车辆报废年限的重要指标。目前已有的车龄分布算法要求数据量大,在我国大部分城市很难得到完整的数据。笔者提出一种符合威布尔分布的车辆存活概率算法。该算法根据车辆保有量数据和报废车辆总数(或新车数据)推导出各年的车龄分布,且能够动态预测将来年份的车龄分布。同时,利用北京市小客数据对算法进行了实例应用,证明该法的实用可行性。由于该算法所需数据量小,计算简便,特别适用于我国在用车统计不完备的地区,利用该算法根据有限的数据来推导出当地的车龄分布,具有通用性。该算法的有效性检验和敏感度分析需进一步研究。     

基于高斯模型对氯气泄漏浓度分布的快速估算方法研究

利用高斯模型对氯气泄漏浓度分布进行了较全面地探讨和研究,分析了高斯模型的实用性,探索了通过地面任意两点的浓度测量值快速计算泄漏源流强和泄漏点的高度以及地面浓度最大值及最大值位置的方法。提出了估算浓度等于和大于某一定值的区域的办法,并通过三个不同浓度的等值线的估算值和模拟值进行了比较,证明该方法的合理性。该方法完全可以推广到其它的模型和各种不同的条件,对于提高事故处置的侦检效率具有积极的意义。     

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.     

基于BP模型的南通市农田土壤重金属空间分布研究

利用采样点实测数据,借助BP神经网络模型并结合GIS技术对江苏省南通市农田土壤重金属的空间动态分布进行了详细地描述.结果表明,BP神经网络模型能够智能地学习各个采样点的空间位置与该点各重金属含量之间的映射关系,并能够稳健地对各个空问插值点处的土壤重金属含量进行预测.运用Arcgis进行的分析结果显示,在该地区Pb和As造成的污染最严重,其他重金属污染相对较轻.其中南通市区、海门市和启东市重金属富集最严重;南通大部、通州、如东大部分地区含量较少,含量最少的地区是如皋市和海安县.在运用神经网络模型进行空间插值了解重金属空间动态分布的基础上,可以根据污染的分布状况确定农产品的生产布局和规划.     

灭火介质作用下火焰温度波动的时频分布

利用时频分析方法对在灭火介质作用下的火焰温度波动进行了分析。获得了火焰点燃到被扑灭整个过程的时频分布谱图，由此得到温度波动频率随时间的变化情况。这种频率变化从一个方面反映了火焰的稳定性的变化。     

巷道围岩温度分布及调热圈半径的影响因素分析

分析了巷道壁面水分蒸发情况下通风时间、岩石的热物理性质、巷道几何尺寸、巷道风流与围岩壁面的对流换热系数、壁面湿度系数与风流相对湿度的变化对围岩温度分布及调热圈半径的影响。随着通风时间的延长 ,围岩冷却范围逐渐向围岩内部推移 ,推移速度逐渐降低 ;巷道壁面水分蒸发和风流相对湿度对靠近壁面处围岩温度分布影响很大 ,但对深部围岩温度分布的影响逐渐变小 ,所以对调热圈半径的影响很小 ;岩石导温系数对调热圈半径及其内部的温度分布影响较大。巷道壁面风流与围岩的换热系数和巷道的几何尺寸对巷道围岩的冷却范围影响非常小。     

采空区遗煤自燃升温过程的数值模型及其应用

基于漏风渗流方程、氧浓度渗流-扩散-消耗方程和传热方程,建立了采空区自然发火非定常数值模型,并用迎风格式的有限元方法联立求解.结合实例,从理论上描绘了采空区漏风渗流、氧浓度分布和温度分布,以及它们随时间的加速变化过程,同时给出自燃的附产物CO的分布情况,重点给出了遗煤的自燃耗氧与升温的量化关系.结果表明,通常情况下采空区高温区偏在入风一侧,边界漏风对高温区有一定影响.与传统的采空区冷却带、自燃带和窒息带的三带划分相比,该模型能对自然发火问题给出更准确的解.模拟的自燃升温是加速的过程,同基于实验分析和实际观测得到的规律基本一致.     

林火发生频次的动态数理模型

根据大量历史林火个例资料统计，得出林火发生频次的概率函数遵从波松（ｐｏｓｓｉｏｎ）分布，其中多数λ是森林防火期内每日林火发生的平均值（次）。每日林火发生多少又与当日有无降水量（Ｒ）、最高气温（Ｔ＿１４）、最小相对湿度（Ｈ＿１４）、最大风速（Ｖ＿１４）、日蒸发量（Ｍ）、日照时数（ｍ）有极好的相关性。为此，据历史资料建立了它们的数理相关方程。于是参数λ便可由实测的火险因子求得。为林火发生预报提出了一个新的思路和方法．     

服装热湿舒适性评价模型研究

通过人体实际穿着实验,测量人体生理参数、衣内微气候参数和人体出汗量等指标,计算出10多种推导指标,运用现代数理统计方法和非线性理论,筛选了热湿条件下评价服装热湿舒适性的评价指标,建立了评价模型,使夏服热湿舒适性评价建立在科学的基础上。     

带肋薄壁钢管混凝土T形柱温度场试验与数值分析

为研究高温下带肋薄壁钢管混凝土T形截面柱温度场的分布规律,采用电热炉进行了温度场试验,进而采用ABAQUS有限元软件建立模型,与试验结果比较,验证模型的可靠性,在此基础上,分析了标准火灾下构件温度分布规律,构件从受火面到构件截面中部,温度逐渐降低,混凝土温度较钢管和钢筋温度明显滞后,且四个阳角温度高于两个阴角温度。在工程常用范围内,分析了受火时间、截面尺寸和加劲肋间距对构件温度场分布的影响,结果表明:随着构件截面尺寸的增大截面温度呈明显降低趋势,随着受火时间的增加钢管温度和混凝土温度呈不同态势增长,而钢筋加劲肋间距变化对温度场影响较小。     

松散煤体导热系数的温度及粒度效应

松散煤体导热系数受诸多因素影响,但对于同一煤体,其导热系数主要与温度、粒度有关。通过建立松散煤体的热传导模型,对导热系数采用二分法逐步逼近,数值模拟不同环境温度、不同粒度煤体传热过程的温度变化规律,并与实测结果对比分析,进而确定与实测规律吻合最好时的煤的导热系数。研究结果表明:采用二分法逐步逼近取得煤样导热系数的模拟结果可无限接近实测结果,进而确定煤的导热系数是切实可行的。在不同的环境温度下,煤的传热过程温度变化规律差异较大,同一粒度煤样,其导热系数值随环境温度升高而线性增大。同一环境温度下,粒度较小时对导热系数影响较大,而粒度较大时对导热系数影响较小。该方法也可用于其它同类型材料的导热系数测定,具有一定的实用价值。     

PLS-BP法定量分析火灾中的常见有毒有害气体

针对火灾和材料燃烧中常见的有毒有害气体,选取低浓度的CO、CO2、NO、NO2、SO2、HCl、HBr、HCN八种典型气体同时进行定量分析。基于傅里叶变换红外光谱技术(FTIR),设计可靠实验系统和实验过程控制,准确得到气体的光谱数据。通过合理去除干扰光谱区间、筛选样本、选择模型参数等,建立BP-PLS回归模型,并对未知样本进行预测,各组分的校正误差均方根RMSEC达到4×10-6以下,预测可决系数R2均达到0.95以上。通过将PLS-BP模型与经典的线性模型经典最小二乘(CLS)和偏最小二乘(PLS)进行比较,PLS-BP模型在非线性拟合能力和预测性能两方面明显高于经典线性模型CLS和PLS。     

受限空间内粉尘流动的浓度分布模型及其数值模拟

受限空间内颗粒的流动规律对研究颗粒输送和净化等有很大的作用,在其基础上运用气固两相流动理论中的欧拉-拉格朗日离散相模型和湍流等模型,并以该模型为基础,采用计算流体力学的软件,以通风管道为例,对受限空间内粉尘浓度分布规律进行数值模拟。分析和讨论气体风速、管径的变化对通风管道内浓度分布的影响,同时对管道后底部附近的直线和点处浓度随进口风速变化进行模拟和监测。通过结果和对比表明该模拟较好地体现了粉尘等颗粒在管道等受限空间实际情况,具有重要的参考和借鉴作用。