城市火灾中飞火蔓延距离计算方法研究

飞火是城市火灾特别是城市震后火灾的重要蔓延方式之一,它可以使火灾在相距较远的离散可燃物之间进行跳跃式蔓延,从而增加了扑救难度,威胁扑救人员的安全。因此,对飞火蔓延现象的认识和飞火蔓延距离的计算是降低飞火危险性的前提。基于Baum-McCaffrey火焰羽流模型,重点研究在城市火灾羽流中球形飞火颗粒的上升行为和环境风影响...     

垂直壁面火蔓延速率的实验测量

垂直壁面火蔓延过程受材料本身的热物理性质以及外加辐射等复杂因素条件的影响很大,论文研究建立了可测量不同材料存在外加辐射条件下的垂直方向火蔓延实验台,来研究典型可燃物的垂直方向火蔓延特性,观察不同材料之间火蔓延行为的不同,同时测定可燃物的火焰到达高度随时间的变化情况,得到相应的火焰蔓延速率。同时考虑外辐射情况下对不同材料垂直方向火蔓延过程的影响,实验数据可为进一步的模拟研究工作提供很好的参考。     

静止环境中可燃固体表面火蔓延特性的实验研究

本文通过模拟实验方法研究静止环境下可燃固体材料表面的火蔓延特性,应用火焰结构显示技术连续观察和记录了固体可燃物表面火蔓延的火行为,并利用温度示踪技术连续考察和分析了固体可燃物表面的火蔓延过程,同时研究分析了燃烧试样类型对火蔓延速率的影响,所得结查物理上合理。     

基于元胞自动机的地上管道点蚀模拟研究

采用三维元胞自动机模型从介观的角度对湿大气腐蚀环境中输油管道表面蚀坑的生长演化过程进行研究。模拟中主要金属溶解和钝化、质量转移以及化学电化学效应,基于元胞自动机将物理模型转化为离散的数学模型。在三维模型下,研究在不同溶液浓度、溶解概率、钝化概率下蚀坑随模拟时间的生长规律,其结果表明为服从线性关系,当腐蚀溶液浓度c、溶解概率P_d越大,而钝化概率P_p越小时,蚀坑等效半径越大,蚀穿时间越短。同时提出了蚀坑对比深度β_d等一系列腐蚀损伤参数,确定出β_d值约为1.5～2.5。     

考虑绕行效应的人员疏散元胞自动机模型研究

在传统的元胞自动机疏散模型中,行人只考虑临近的4个网格状态以做出运动决策,而在实际疏散过程中,每个人会从更大的感知范围内收集信息,并会主动避开障碍物,从而选择更合理的路径。针对此问题,建立考虑绕行行为的元胞自动机模型（DCA模型）,模型引入行人感知范围参数,用于反映行人对障碍物的反应程度或绕行倾向;通过建立单门疏散场景,研究绕行效应对疏散的影响。研究结果表明:考虑绕行效应时,行人能够更好地绕过障碍物,在出口前形成典型的拱形聚集形态;感知范围越大,拱形聚集形态形成的越快;通过将DCA模型与经典的无后退的有偏随机行走模型和场域模型分别进行比较,DCA模型可以减少不必要和不合理的后退运动行为,这与实际更为一致。     

基于元胞自动机的人因追尾事故仿真研究

人为因素已经成为导致交通事故发生的关键因素之一,而车辆追尾碰撞是公路上最常见、危害最大的一类事故.本文将驾驶员的心理细分为放松、谨慎和紧张三种状态,设计了状态切换规则以及不同状态下驾驶员的行为规则,建立了一种公路人因追尾事故的元胞自动机仿真模型.随后通过仿真实验研究了交通流参数以及驾驶员驾驶特性对追尾事故发生率的影响,仿真结果表明随着车辆最大允许速度和车辆密度的增加,追尾事故发生率显著上升;跟驰状态下驾驶员的反应延迟与差错率对事故率影响最大,而紧急情况下驾驶员的人为因素对事故率没有显著影响.研究结果对交通中人因事故发生机理研究及人因事故的预防有一定参考价值.     

人员疏散的二维元胞自动机随机模型研究

用自主研发的二维元胞自动机(CA)随机模型模拟人员疏散过程,不仅给出了疏散时间,还可观察到疏散过程中的一些典型现象,如门口集结或堵塞.进一步分析了初始人员密度对疏散的影响,结果表明,人员初始密度越大,疏散过程中的出口平均流量越低,即疏散效率越低.在基本模型的基础上,建立了人员疏散二维元胞自动机扩展模型,用以模拟人员倒地行为对疏散过程的影响.结果表明,人员倒地数目增加,疏散时间成非线性增加;若某条疏散路径上有人员倒地,其后续人员可能"舍近求远",改变疏散路径的过程导致疏散时间增加.模型着眼于模拟人的行为细节,从而为以后的细致研究打下了基础.     

基于元胞自动机的人员疏散出口选择博弈模型

为提高人员出口选择行为的疏散效率,针对紧急情况下多出口房间的人员疏散过程,提出了一种结合博弈论方法和元胞自动机模型的出口选择优化模型。该模型基于博弈论中的最佳反应动力学概念,考虑了疏散人员之间的相互影响,其中每个人员通过对其他人的选择策略做出最佳响应。分析了影响人员出口选择行为的关键因素,包括人员的耐心坚定程度、出口可见性和出口熟悉度、出口布局以及最佳出口间距等。并将此模型与模拟软件Pathfinder的进行对比,验证了其高效性。结果表明,低耐心程度会导致人员犹豫徘徊行为,不利于疏散。对于单出口选择情况,出口位置分布在墙壁中间时人员疏散效率最高。对于多出口选择情况,当两个出口位于同一墙壁时,出口的最佳间距应设为所处墙壁长度的0.5倍。而位于不同墙壁时,出口对称设计下的人员疏散选择时间最短。     

基于声学引导的元胞自动机疏散仿真研究

为了提高大型公共建筑人群疏散效率,采用广度优先搜索算法(Breadth First Search, BFS)建立“静态场强”,以声学引导、心理行为特性等信息建立“动态场强”,构建基于声学引导的疏散模型,并利用此模型研究不同声源特性对疏散的影响。结果表明,通过声学引导可以有效改变人的行为,使区域内的人员快速选择最优路径,大幅提高疏散效率。声源信号引导人员朝着同方向移动,在狭窄区域内易产生瓶颈现象。当背景噪声过高或声源频率与材料的最大吸声系数频率相近时,声学引导对疏散效率的提升较为有限。     

元胞自动机在矿山地质灾害预测中的应用

本文根据复杂性科学理论,论证了地质灾害系统是一个复杂大系统。元胞自动机（Cellular Automata,CA）是一种重要的复杂性科学研究工具,本文阐述了元胞自动机的基本原理和方法,总结了其基本特点,认为元胞自动机在安全科学与技术领域有着广阔的应用前景,并探讨了其在滑波预测、地下水渗透、岩爆预测等几种矿山地质灾害预测中的应用。     

基于元胞自动机的复杂建筑物中人员逃生模型研究

针对复杂建筑物中人群安全疏散问题,在原有的元胞自动机行人流模型基础上,利用不同人员行进速度、不同方向行进速度的差异以及疏散连续性等特征优化该模型,使其在模拟逃生规律和疏散时间方面更加合理、可靠。通过多组人群行进速度测定试验,利用曲线拟合方法,获取不同属性人群向不同高度的台阶行进的速度,并制定台阶等级划分规则,优化人员速度计算方法,结合累积位移量,构建复杂建筑元胞自动机模型。利用Matlab软件建立原有疏散模型及复杂建筑元胞自动机模型,分别模拟某海豚表演馆疏散情况。结果表明,复杂建筑元胞自动机模型的模拟数据与实际演习数据相比,在疏散总时间方面存在5%~8%相对偏差,相比原有疏散模型,在模拟复杂建筑疏散问题中更具说服力。     

基于计算机图形技术的林火蔓延模型

目前用于模拟林火蔓延的模型主要是相邻单元模型和波传播模型,他们的优缺点具有明显的互补性.本文基于计算机图形技术,考虑已有模型的优点,设计了一个新的蔓延模型.本文介绍了新模型的设计方案与实现方法,以及影射变换,拓扑关系的解决方案.研究了它们的优缺点以及火线的失真等问题.通过理论分析和案例研究,新模型大大改进了林火蔓延的计算机模拟过程,因此本模型可不受地理环境和火行为复杂性的限制,提供林火发展的实时全景图象.     

大空间公用建筑火灾积木式多功能火蔓延特性实验台的研制

针对大空间公用建筑火灾火蔓延的特点,在积木式设计原理的指导下,完成了大空间公用建筑火灾积木式多功能火蔓延实验台的建造,并对变换火蔓延实验方式的组合拼接方法给予了详细说明。     

基于PSTN网的火灾安全区域网络监控系统

随着自动电子消防报警系统的广泛使用,将现行的消防电子报警作为子系统,对其运行状况的自动统一监控和管理变得愈来愈重要。针对这种情况,笔者提出了构建区域火灾网络监控系统的新思路。即以ＰＳＴＮ（公用交换电话网）为信息传输途径,利用计算机及ＭＯＤＥＭ 卡,配合自动检测软件和通信接口技术与方法, 实现自动电子消防报警系统运行状况的监控和自动接收系统报警信号。该系统的实现,将大大提高现行消防电子报警系统的管理水平,降低火灾给人类造成的危害     

不同房间结构下人员疏散的CA模拟研究

采用元胞自动机模型分别对不同房间结构中的人员疏散进行了模拟,重点研究了人员密度和出口条件对疏散时间的影响.结果表明,疏散时间随着人员密度线形增加;根据建筑结构的不同,采用多出口对疏散时间有不同程度的减少.该模拟结果对于出口的设计和人员的安全疏散具有一定的指导意义.     

基于事故树方法与三角模糊理论耦合的城市火灾风险分析

以消防安全工程学与系统安全工程理论为基础,结合我国城市发展特征及消防安全管理状况,建立城市区域火灾风险事故树;应用模糊重要度法对事故树基本事件进行排序,把导致火灾的因素进行模糊分级。从模糊概率排序以及分级可以看出,城市区域布局、移动消防力量以及人员素质是制约火灾风险的3个主要因素,并与历年来我国城市火灾发生的主要原因相吻合。笔者认为,要从根本上控制城市火灾风险,严格管理3个主要因素对于我国的城市消防安全管理有着非常积极的意义。     

不同起火物的火灾机率和损失特征与气象背景的关系

对南京市１９９１～１９９６年期间的火灾资料,分类型分析了它们的发生机率和平均损失量的统计特征与气象背景特征之间的相关关系,以及气象要素变化对火灾特征影响的敏感点或区域。     

基于神经网络和遗传算法的城市火灾风险评价模型

以消防安全工程学与系统安全工程理论为基础,结合我国城市发展特征及消防安全管理状况,建立了城市区域火灾风险评价指标体系;针对神经网络易陷入局部极小而引起评价指标权值分布不合理的缺陷,提出了基于神经网络和遗传算法的城市火灾风险评价模型,该模型以火灾发生的可能性以及灾后的严重程度为输入单元,火灾风险等级为输出单元,采用误差反算法训练BP网络,最终得出火灾风险等级范围,有效地解决了城市火灾的动态性和非线性特征;研究实例证明了该模型的有效性,可为城市的消防安全管理提供确实可行的参考依据。     

山地火蔓延过程的三维模拟

本文以林火蔓延的模型为基础,运用OpenGL图形渲染的技术,考虑实时的地形坡度和风向,动态的显示实时火场边界,通过巧妙地将林火蔓延模型转变为计算机中的数据结构,结合粒子系统,在计算机上三维模拟重现了由单个火源引发的林火蔓延过程。这对于林火的辅助应急决策,有效地组织扑救,减少火灾损失,计算火灾引起的损失评估具有重要意义。