积分比值法计算室内火灾烟气层分界面高度值的研究

在室内火灾双区域模型中,对火灾烟气层分界面高度值的判定具有重要意义,对其计算方法进行了研究。鉴于烟熏痕迹法和N百分比法存在的主观性和经验性的局限,介绍了一种积分比值法,给出了计算公式并采用Fortran95实现了编程计算。通过FDS5.0模拟了一种火灾场景,根据模拟得到的不同高度处的温度均值,应用积分比值法计算出了烟气层高度值,并将其与模拟得到的烟气层高度值进行了比较,结果表明两者较为吻合,应用积分比值法计算烟气层高度是可行的、准确的。     

单层大空间建筑内防火隔离带设计与计算

独立的可燃物岛是在建筑内部将可燃物集中布置。本文基于科学设置相邻可燃物岛的间距以阻止火灾蔓延的思想,建立了单层大空间建筑内防火隔离带理论模型,并利用FDS场模型对热烟气层温度变化进行了模拟计算,得到了热烟气层最高温度Ts,进而计算得到防火隔离带的宽度。研究结果表明:火源功率是影响防火隔离带的主要因素,对于单层大空间建筑火灾(最大功率为25MW),10.2m宽的防火隔离带可以有效地阻止火灾蔓延;在火源功率确定的前提下,热烟气层对可燃物的热辐射远小于火焰对可燃物的直接热辐射。     

室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的试验研究北大核心CSCD

室内步行街内可燃物众多、人员密集,又存在特殊的狭长结构,一旦发生火灾,往往会导致建筑内局部温度急剧升高,同时火灾产生的高温烟气会快速在整个建筑内蔓延且难以排出,极易造成大规模的人员伤亡和财产损失。通过全尺寸火灾试验研究了4种不同机械排烟模式下室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的变化规律。结果表明：房间内天花板下方火灾烟气温升随时间的变化存在明显的稳定阶段,该稳定阶段在点火后的出现时间与机械排烟模式、火灾烟气蔓延方向以及距火源的距离有关;机械排烟系统的开启对房间内通风控制火灾燃烧的促进作用大于对火灾烟气的冷却作用,进而使火灾烟气温度升高;机械排烟系统对火灾烟气蔓延速度有限制作用,但不同方向火灾烟气蔓延速度的变化需要综合考虑机械排烟模式、排烟口的位置以及火源功率的变化;现有的挡烟垂壁设置难以有效限制火灾烟气的蔓延速度,需要进行改进以保障人员的安全疏散。     

地铁区间隧道火灾烟气流动特性对人员疏散影响的数值模拟

基于火灾动力学理论以及隧道火灾的特点,利用FDS软件对地铁区间隧道火灾进行数值模拟,分析了B型地铁列车中部起火、并在区间隧道内就地疏散的条件下,两侧车门同时开启和一侧车门开启时对火灾烟气流动特性的影响,得出两种情况下纵向疏散平台处的能见度、温度、CO浓度随时间的变化规律,并探究两种情况下火灾烟气对人员疏散的影响。结果表明:两侧车门同时开启时,在150 s出现危险状态,而一侧车门开启时,在100 s出现危险状态,同时疏散平台处的温度、CO浓度普遍较高,能见度较低;相比之下,地铁列车发生火灾时,两侧车门开启有利于人员的安全疏散。该研究可为地铁区间隧道火灾时的人员疏散和紧急救援提供依据。     

基于K-均值的混合高斯模型聚类算法研究

针对K-均值聚类不能有效应用于散点图聚类的缺陷,引入混合高斯模型,设计期望最大化的似然方程,计算数据记录属于各个聚类的似然值,正则化似然值,获得属于每个聚类的概率值,根据所属群集的最高概率值,为数据记录指定群集。研究表明,引入混合高斯模型的K-均值聚类算法在数据挖掘群集上具有更稳定的结果,通过计算期望最大化,使数据分布的参数范围与聚类数据达到最佳匹配。     

不同吊顶形式的地铁站台火灾人员疏散环境分析

以西安市某地铁车站岛式站台层为研究对象,利用火灾动力学模拟软件FDS,构建了3种不同吊顶形式(平板式、方形内凹式和格栅式)的站台层物理模型,在站台层5 MW火灾的情况下,对各个模型下烟气蔓延过程、吊顶层温度分布、人眼特征高度层温度分布、CO浓度分布和楼梯口处风速等与人员疏散环境相关参数进行了数值模拟,对比分析了3种不同吊顶形式下地铁车站站台层火灾的排烟效果。结果表明:方形内凹式吊顶可有效减缓烟气蔓延过程,降低楼梯口外侧烟气浓度,但会造成温度和CO浓度分布的局部波动;格栅式吊顶能提升烟气层高度,使人员疏散在火灾前中期处于更为安全的环境中,但烟气层过高不利于排烟口排烟。     

自动挡烟垂壁对隧道火灾的控制研究

为了了解自动挡烟垂壁对隧道火灾烟流的影响,本文借助火灾模拟软件FDS,采用对比分析法,以武汉市过江隧道为背景进行模拟试验研究,结果表明火灾时自动挡烟垂壁对隧道内的烟气扩散和温度分布都有较好的控制效果,还可以减小横向风速对上层烟气的干扰和烟气回流,可以作为控制隧道火灾的一种有效方法.     

带式输送机封闭通廊火灾特性研究

为研究带式输送机封闭通廊火灾烟气蔓延、温度及CO分布的影响因素,以某冶金企业厂区内一条运煤的封闭通廊作为研究对象,运用数值模拟方法,重点模拟了不同风速条件下封闭通廊内火灾烟气蔓延、温度和CO浓度的分布状况及其影响因素,并对封闭通廊侧壁开窗和设置喷淋系统后的温度分布进行了模拟分析。结果表明:纵向通风能抑制火灾烟气向封闭通廊内火源上游的蔓延,但加快了火灾烟气向封闭通廊内火源下游的扩散,同时有利于热量和CO的向外排出,延缓封闭通廊顶部达到钢结构临界温度所需的时间;封闭通廊侧壁设置窗户对高温火灾烟气向外扩散有积极的作用,但对火灾的抑制作用不如加装喷淋系统明显。     

不同通风方式下地下环形受限空间火羽流卷吸特性研究

地下环形受限空间作为一种新型的地下公共交通系统,火灾已成为其安全使用的最大威胁。火羽流卷吸运动机理研究是进行火灾风险评估、防排烟设计的重要基础。采用数值模拟、理论分析方法,研究了不同通风方式、火源位置共同耦合作用下地下环形受限空间火羽流卷吸特性的机理;定量分析了9个火灾场景,即主干隧道、出入口支路隧道、交叉路口隧道三种火源位置在横向、半横向、纵向不同通风方式下的火羽流在受限空间顶棚的温度、烟羽流高度和火羽流CO浓度的变化规律;最终提出了当火源位置位于主干隧道时,半横向通风方式最佳,火源位于出入口支路隧道时,横向通风方式最佳,火源位于交叉路口隧道时,纵向通风方式最佳;为提升地下环形受限空间整体的消防安全性能,其排烟方式应采取多种排烟方式的组合。本研究可补充现有受限空间火灾动力学理论,为地下受限空间火灾烟气控制、人员疏散以及火灾综合防治提供理论依据。     

基于粒子群优化极限学习机的水质评价新模型

河流水质实时评价技术对当前河流水资源管理和保护具有重要意义。该文以淮河水质为例,利用粒子群优化的极限学习机(Particle Swarm Optimization-Extreme Learning Machine,PSO-ELM)分类算法对淮河水质进行类别判定。在极限学习机(ELM)分类算法中随机给定输入权值矩阵和隐含层偏置,需要较多的隐含层节点才能达到所需的精度要求,隐含层节点过多易于出现过拟合现象并增加算法的计算量。该文利用粒子群算法(PSO)优化极限学习机的输入权值矩阵和隐含层偏置,计算输出权值矩阵,以减少隐含层节点。通过对比PSO-ELM、ELM这2种算法发现,PSO-ELM算法以较少的隐含层节点可获得更高的精度,降低了对实验样本的需求量,提高了模型的拟合能力。实验结果表明,PSO-ELM对于水质类别判定具有一定的可行性和有效性。     

火灾自动报警系统设计性能评价方法研究

随着建筑规模的迅速发展,火灾隐患监测的难度也大大增加,对火灾自动报警系统性能的要求也越来越高。火灾自动报警系统设计性能评价是对大型复杂火灾自动报警系统设计方案进行论证,判断系统满足设计目标的程度。分析了21个火灾自动报警系统设计性能二级评价指标,利用偏好聚合算法分析二级评价指标,得到评价值,并利用稀疏表示算法建立了火灾自动报警系统设计性能评价模型。以优、良、中、合格和不合格5种等级火灾自动报警系统为研究对象,每种系统随机选取20套作为训练样本,设计性能为优的系统作为测试样本,组成稀疏表示的数据字典,测试样本在数据字典上具有最小投影误差的类,即为测试样本所属的等级。通过MATLAB软件仿真计算,验证了模型的有效性。     

国防工程中烟气毒害程度的评价方法研究

综合考虑火灾时人员疏散过程中时间、位置和烟气成分浓度三个因素,提出了国防工程火灾疏散过程中人员遭受到烟气毒害程度的评价模型,模型的评价指标是一个无量纲数,将其定义为毒害指数,该指数是人员逃生时遭受到的烟气毒害量与人员可接受的烟气极限毒害量的比值,可用于评价国防工程火灾疏散过程中人员遭受到的烟气毒害量是否超过耐受极限;根据提出的烟气毒害程度评价模型,分别计算疏散开始时间和疏散行动时间内人员遭受到的烟气毒害量,结果表明疏散开始时间内烟气的毒害量要大于疏散行动时间内的烟气毒害量,缩短疏散开始时间意义重大;全封闭型走廊中人员遭受的CO_2毒害量大于人员可接受的CO_2毒害量,对人员疏散影响较大;人员疏散时间内,CO_2的毒害程度大于CO。该研究可为火灾疏散过程中人员毒性评价研究提供参考。     

基于Pyrosim和Pathfinder的高校学生宿舍火灾人员疏散安全性模拟分析

高校学生宿舍是人群密集的场所,存在较多的火灾安全隐患,因此对高校学生宿舍进行有针对性的火灾人员疏散安全性分析十分必要。以某高校学生宿舍楼为研究对象,运用Pyrosim软件建立火灾扩散模型,模拟分析了高校学生宿舍楼在自动喷淋灭火系统是否失效和着火房间窗户是否关闭等情况下发生火灾时,着火楼层安全出口处烟气能见度、顶棚温度和烟气层高度的变化规律,并结合Pathfinder软件模拟计算出人员疏散到安全地带的时间和整栋楼全部人员完全疏散所需安全疏散时间,综合利用人员疏散可用安全疏散时间和人员疏散所需安全疏散时间对人员疏散安全性进行分析。结果表明:高校学生宿舍楼消防设施是否有效和着火房间窗户是否关闭对人员疏散安全性的影响较大,并提出了消防安全管理措施,以为高校学生宿舍消防安全管理提供依据。     

火灾时烟气溢流的控制条件分析

火灾时,烟气的外溢可对外部环境及人的生命产生威胁,着火房间开口处中性面高度是衡量高层建筑火灾蔓延扩大的主要依据。在前人研究的基础上,结合流体力学与传热学相关知识,通过质量守恒和能量守恒方程等对着火房间内部的烟气流动情况进行分析,建立双开口房间内部开口处的中性面高度预测模型,并得到以下规律:随着开口宽度的增加,窗口处的中性面逐渐抬升;随着火源功率的增加,中性面高度逐渐降低;随着机械排烟的增加,中性面高度逐渐抬升。用FDS建立模型对该预测模型进行验证,并进行系数修正,最后得到中性面高度预测模型,将模拟数据和前人的实验数据、理论计算数据进行对比分析后发现数据符合较好。该预测模型可为窗口处烟溢流行为特性的研究提供参考。     

数值仿真技术在在建高层建筑物火灾中的应用

在建高楼火灾灭火困难。在建高楼灭火以及人员疏散的关键在于对灾变条件下在建高楼火灾参数变化的正确预测,特别是火焰、烟气蔓延范围、烟气浓度变化以及有毒气体的扩散范围等参数的预测。为了获得在建高层建筑物的火灾参数,论文利用美国国家标准和技术研究院（NIST）开发FDS（Fire Dynamics Simulator）软件,建立在建高楼模型,对高楼火灾进行全尺寸模拟,通过对模拟实验数据处理和分析,给出了在建高楼发生火灾时烟气浓度和氧气浓度纵向温度的变化规律以及不同方向风速对火灾的影响,提出一种阻火方案,并验证了它的阻火效果,为防灾减灾和消防决策提供有力的依据。     

基于EDC模型的含HCN火灾烟气数值模拟及毒性评价

在大涡模拟中嵌入湍流涡耗散概念(EDC)模型,可实现全尺度火灾过程中复杂化学反应的数值模拟及毒性气体产物的捕集。利用新模型对某沙发作坊火灾场景进行数值重构,并利用N-GAS模型评估火灾烟气的毒性,研究氰化氢(HCN)对火灾烟气毒性的影响。结果表明:全尺度火灾场景中基于EDC模型的火灾烟气数值模拟具有可行性;火灾烟气毒性评价显示人员死亡的主要原因是烟气毒性作用,并非高温灼烧,与火灾调查结果一致;含HCN的烟气毒性评价值超出不含HCN的烟气一个数量级,且超出危险临界值1.0;HCN的存在极大地增加了火灾烟气的毒性,表明其对多组分火灾烟气毒性有重要影响。     

侧部排烟隧道低位排烟口优化设计北大核心CSCD

引入低位排烟口概念,构建以隧道排烟效率η、隧道拱顶温度T、隧道清晰高度处烟气温度Tz和隧道清晰高度处能见度Vz4个评价指标组成的隧道火灾烟气控制效果评价模型,并采用FDS数值模拟软件探究低位排烟口在隧道火灾中的排烟有效性及工程设计参数。结果表明：低位排烟口下缘距地面高度越低隧道排烟效率越低,低位排烟口下缘距地面高度为1.5 m及以上时符合隧道内部排烟要求;通过增大排烟口间距或增大排烟口面积均有利于提高低位排烟口总排烟效率;确定符合隧道火灾控制评价指标的低位排烟口下缘距地面高度为1.5 m,排烟口间距为60 m,排烟口尺寸宜取4 m×0.8 m(排烟口面积S≥3.2 m2)。     

基于Pyrosim和Pathfinder的高校实验楼火灾疏散安全性分析与优化

高校实验楼人员密集，电气设备较多，火灾风险性较高。为分析并优化高校实验楼火灾疏散安全性，以某高校实验楼为研究背景，建立建筑信息模型(BIM),导入Pyrosim与Pathfinder软件，建立火灾仿真模型与人员疏散仿真模型，分析火灾场景下烟气温度、CO浓度、能见度对人员疏散的影响，通过对比人员可用安全疏散时间与所需安全疏散时间，计算安全裕度，用于判断火灾疏散安全性是否合格，并根据火灾烟气变化与疏散人员拥堵数据，制定高校实验楼防火设计优化方案，对比防火设计优化前后火灾疏散仿真模拟结果。结果表明：实验楼第2层B楼梯口的安全裕度为25.7 s,存在安全风险，防火设计优化后该处的安全裕度提高至76.7 s,脱离了安全风险，且实验楼第1层、第3层、第4层、第5层的安全裕度比防火设计优化前分别提高了57.5、69.0、122.3、45.5 s,实验楼各楼层重点危险区域火灾疏散安全性均得到提升。该研究结果可为我国高校实验楼防火设计优化提供理论依据与参考。     

烟尘平行采样计算程序的编制及应用

结合ＳＹＣ－Ⅲ型皮托管采样测试仪的特点,编制了具有一定通用性的烟尘平行采样计算程序。该程序包括从烟道布点至除法器评价等５个功能相对独立的计算模块。程序采用菜单选择数据变数输入方式,操作较简便,等速采样流量计算时间〈２０ｓ,具有跟踪烟气基本参数变化,计算均值,快速选取最佳采样嘴等性能。经实际应用于焦炉自动装煤除尘系统及推焦除尘系统的烟尘测定,结果与静压平衡法吻合。     

固体废弃物填埋场传输线法渗漏检测定位研究

为解决新型无黏土层固体废弃物填埋场的渗漏检测问题,利用垃圾渗滤液会改变紧贴于膨润土防水毯(GCL)之上的导电纤维间分布电容与分布电导的基本原理,提出了基于传输线模型的渗漏检测定位方法。由于渗滤液会改变传输线电学参数进而实现渗漏检测,同时建立渗漏检测数学模型,依据传输线电报方程,推导出故障测距方程进行渗漏定位;分别从信号源频率、渗漏区域位置、导电纤维间距、终端电阻的选取,以及渗漏区域面积5个因素,分析了有无渗漏区域时终端电压幅值和相位的差异性;根据推导的测距方程,分别用牛顿算法和一般割线法计算渗漏区间坐标。实测结果表明:在其他因素相同的前提下,防渗膜的破损位置与检测结果高度吻合,一般割线算法求解非线性方程组的平均绝对误差为0.075,牛顿算法为0.135。因此,在渗漏检测定位中应选择精度较高的一般割线法,使得定位结果更加准确。