火灾数值模拟技术在核电厂防火设计中的应用研究

火灾数值模拟技术作为新兴的火灾分析手段,近年来得到越来越广泛的应用.旨在分析我国主要在役、在建各类型核电厂所使用的火灾分析技术,从技术成熟度、知识产权情况、研发关键技术等角度,全面分析火灾数值模拟技术在我国核电厂推广应用的可行性和亟待解决的问题,并探讨形成自主化的分析评价方法的思路和方向.     

建筑火灾顶棚射流的数值模拟及火焰扩展长度处理方法

探讨了建筑火灾数值模拟中常用的火焰区域获取方法及其优缺点。通过火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator, FDS)对建筑火灾中的顶棚射流现象进行了模拟计算，其中考虑了不同火源热释放速率与不同火源距顶棚高度等条件的影响。分别采用连续图像法和温度阈值法获取了数值模拟中顶棚射流火焰扩展长度的数据，并与文献中基于试验建立的火焰扩展长度预测模进行了对比。结果表明：通过温度阈值法获取的火焰扩展长度数据受阈值取值的影响较大。通过连续图像法获取的火焰扩展长度数据可以较好地反映出火焰扩展在不同火源热释放速率及不同火源距顶棚高度等条件下的动态变化情况，与前人建立的火焰扩展长度预测模型之间的吻合较好，表明通过连续图像法获取的火焰扩展长度数据较为准确。建筑火灾数值模拟中的火焰扩展长度可通过基于单位体积热释放速率的连续火焰图像获取。研究结论可为建筑火灾数值模拟中火焰燃烧区域的确定提供参考。     

安全科学与工程硕博学位论文主题与方法研究

为认识我国安全科学与工程硕博学位论文(简称安全学位论文)的研究主题分布、主题演化和研究方法,从CNKI中国硕博论文数据库中,检索获取5 756篇安全学位论文,使用关键词词频分析和共词分析的方法提取和分析学位论文的主题分布、主题演化和研究方法。结果表明:安全学位论文的热点关键词集中在数值模拟、安全评价、层次分析法、以及指标体系等方面;关键词聚类将学位论文主题划分为安全评价与管理、火灾与爆炸、瓦斯安全以及煤自燃4个方面;4个时间阶段的安全学位论文主题演化相对稳定,并集中在以安全评价为代表的安全软科学领域和以数值模拟为代表的工程技术领域;安全学位论文研究方法主要为数值模拟、层次分析、模糊综合评价以及BP神经网络等分析方法,涉及模拟、仿真,预测以及评价、决策3个方面。     

安全疏散研究的科学知识图谱

为了解我国安全领域疏散研究的整体情况,以中国知网收录的8本安全期刊为样本,通过Cite Space和Gephi等软件绘制安全疏散研究的时间分布、作者合作、机构合作以及关键词的知识图谱。图谱显示,我国安全疏散研究在时间分布上先后经历萌芽期、缓慢增长期、快速增长期和成熟期;作者主要以李元洲、霍然、陆守香等为核心,并由此形成一个较大的合作网络;机构合作集中于中国科学技术大学、中国人民武装警察部队学院和公安部天津消防研究所等单位;火灾、数值模拟以及性能化设计是疏散研究中的热点关键词,涉及安全疏散的研究对象、火灾疏散、工具或方法以及因素等方面。研究结果表明:安全疏散的知识图谱反映出我国安全疏散研究从产出、合作到研究主题都已初具规模,研究逐步走向成熟。     

基于Phoenics化工储罐区火灾数值模拟研究

应用Phoenics软件针对广州市南沙区小虎岛某化工厂储罐区火灾进行数值模拟,探讨基于CFD软件化工储罐区火灾数值模拟关键技术。计算结果直观地表达了火灾发生的全过程,以及不同时间、不同位置烟气的温度、浓度、能见度等参数的变化情况,分析事故状态下破坏影响范围,揭示火灾过程的规律性,给出灭火救援建议。     

大空间建筑烟气填充研究方法的对比

为了对大空间建筑烟气填充研究方法进行对比分析。以一个废弃的大空间仓库为研究对象,采用了全尺寸火灾实验、计算机数值模拟和理论分析相互应用验证的研究方法,研究理论及数值模拟两种火灾烟气层高度的描述方法的准确性。结果表明当采用t2火模型时,在与现实的吻合程度方面,数值模拟〉Zukoski理论模型〉Yamana-Tanaka理论模型;随着火灾的不断发展,相对误差逐渐增大。通过对比分析发现,全尺寸实验、理论模型和数值模拟三种方法相互验证可以更好地保证研究的准确性;总结得到了两种与现实较吻合的描述烟气层高度的理论方法,并且提出减小误差应注意的几点事项,包括尽可能提高火源热释放速率、烟气层温度描述的准确性;不考虑火源热量通过建筑边界结构散失等。     

基于文献计量法的火灾灾害研究现状及展望*

为了解火灾灾害研究领域的发展现状及未来趋势,基于多种可视化工具,对2014—2020年期间,火灾灾害领域内的发文态势、学术合作、学术热点、研究趋势等内容展开分析。研究结果表明:该时期内,火灾领域发文量呈持续上升趋势;我国科研活力及持续发展性均处于世界前沿地位,中国科学技术大学是全球发文量和合作活跃度较高的机构;载发文量排名前5的期刊研究方向和出刊数量整体呈现出一定差异性和波动性;研究热点涵盖基于无人飞行器的森林火灾（野火）侦测调查、基于火灾现场整体模型搭建的计算机模拟火灾事故技术与研究、火灾下建筑物构件的耐火及倒塌行为研究、池火燃烧特性试验及现象调查、火灾碎片实验与分析方法,研究内容总体呈现具体化、精细化;目前火灾领域研究的前沿方向为热释放速率研究、基于数值模拟的火灾事故研究、对点火器（源）的调查研究、基于数值模拟的火灾事故调查等;根据分析推测该领域未来的科研活跃度将继续上升。研究结果可为火灾灾害领域内相关学者把握学科现状,研讨未来发展提供参考依据。     

大型建筑内部火灾温度场的数值模拟

利用CFD技术对在建筑火灾情况下，温度场的变化趋势进行数值模拟。针对大型建筑内部火灾温度场数值模拟特点，考虑建筑火灾中温度、烟气扩散以及尺度较大等因素，通过小尺度数值实验，在模型的效率性和准确性方面对不同模型加以比较、分析，选取带浮力修正的模型。同时，选用国际通用CFD计算软件FLUENT6．1针对某大型建筑内部火灾温度场进行数值模拟。并结合区域模拟软件CFAST对结果进行比较分析。表明CFD场模拟软件FLUENT6．1具有较高的可靠性，可针对大型工程项目进行分析模拟。     

隧道火灾研究的知识图谱分析

为了解隧道火灾研究领域的整体情况,绘制隧道火灾科学的知识图谱,本文基于2000-2018年Web of Science和CNKI刊载的隧道火灾论文,利用VOSviewer技术,对隧道火灾科学进行全面可视化分析图谱显示,国际上隧道火灾研究的核心主题是Simulation、Tunnel Ventilation Temperature and Smoke、Tunnel Fire Safety,国内是数值模拟、隧道救援与疏散、隧道的消防灭火、火灾探测报警、隧道结构;高产的作者是Ji Jie和徐志胜等,近期活跃的作者是Zhang Shaogang和石晓龙等;开展隧道火灾研究的国家多位于欧洲。结果表明隧道火灾研究领域的发文量、主题分布及作者间的合作都已初具规模,国内更偏重于工程应用的研究,主题演变略快于国外,我国在此领域处于核心地位。     

基于文献计量的人员疏散研究现状及发展趋势研究

有效疏散是保障人民生命安全的主要手段之一。疏散是一个具有多因素耦合的复杂过程，所涉及学科、领域广，文献种类多。为了揭示国内外疏散研究的重点和发展趋势，使用VOSviewer和CiteSpace软件对知网和Web of science数据库文献资料进行可视化处理，并基于文献计量学理论和方法对年度发文量、发文国家、文献作者及合作情况和关键词等内容进行分析。结果表明，目前疏散领域正处于探索阶段，还有很大的发展空间；在2012年1月—2022年6月，该领域全球发文量占比中国最高，美国其次；国内外交流合作尚不频繁，还未形成研究主力军和核心作者群；研究热点主要在火灾以及模拟方面，特别是对于火灾疏散方面的研究。为了保证研究结果的重复性和可靠性，应进一步加强研究。     

火灾下大空间结构温度场的数值模拟分析

大空间结构近年来在我国得到了迅速的发展,然而,我国原有防火规范常常无法满足该类结构防火设计的需要。目前性能化设计方法是防火研究领域的发展趋势,而结构内部温度场的准确计算与否是其中非常关键的重要环节。笔者利用流体动力学计算软件FLUENT对不同火灾曲线和火源功率下,典型尺寸模型的温度场随时间与空间的分布情况进行了计算模拟,并与我国《钢结构防火技术规程》(征求意见稿)中近似公式计算结果相对比,同时对规范中未规定的火源功率可否使用已知值采用线性插值方法求解进行了讨论,并深入分析了此简化计算公式存在的局限性。     

基于Pathfinder和FDS的火场下人员疏散研究

为了探究高层建筑发生火灾时人员行为对疏散的影响,以上海静安区失火大楼为背景,运用试用版灾难逃生软件Pathfinder,对人员行为进行模拟.实验得到了人员在不同行为模式下逃生时所用的时间和楼梯间内拥挤情况,并探究家庭成员的行为对逃生的影响.利用Pathfinder进行SFPE模式和指导模式模拟以确定哪种模式中的行为属于安全的疏散行为.以《建筑防火规范》规定的允许疏散时间为标准计算出规定时间内的疏散的人数,从而确定处于危险状态下的人员数量和时间.建立了一个简化的高层建筑模型,采用FDS模拟软件对高层建筑火灾进行了火灾模拟,得出了烟气蔓延速度、温度、CO浓度以及能见度的变化规律,为高层建筑火灾烟气的有效控制、人员疏散、火灾扑救提供了一定的理论依据.     

电气线路贯穿孔口防火封堵应用现状研究

电气火灾是目前国内发生频次最高、危害最大的火灾类型。为了防止电气线路火灾导致的火势蔓延和发展,需做好电气线路贯穿孔口的防火封堵。本文通过分析电气线路的火灾原因和火灾危害性,提出开展电气线路防火封堵的必要性。并结合电气线路贯穿孔口防火封堵的应用现状、相关规范要求及国内外研究现状,指出电气防火封堵目前存在的问题。     

火灾中硅酸盐水泥制品的膨胀爆炸与开裂

本文介绍了四川消防科研所自1972年以来开展的钢筋混凝土建筑构件和建筑材料耐火性能研究工作中关于硅酸盐水泥制品在火灾温度条件下膨胀、爆炸与开裂方面的实验研究情况。通过对有关各类以硅酸盐为重要成分的建筑构件和制品的反复试验研究与理论分析，初步掌握了一定程度的膨胀、爆炸以及开裂的物理、化学变化特征。着重指出了应用于建筑中的硅酸盐水泥制品－诸如混凝土构建或装修板材之类，它们的这些特性对建筑物的防火、灭火都有很大的威胁，应该对其产生的根本原因和预防对策进行更加深入的研究，以避免因制品的破坏而导致火灾蔓延和减少消防人员在扑救火灾过程中所造成的不必要的伤亡。     

A bibliometric study of pool fire related publications

Pool fire is a common form of fire, which is constantly investigated along with the development of fire science and is also comprehensively employed as stable fire sources in examining other fire scenarios such as building and tunnel fires. According to the records in Science Citation Index Expanded database in the Web of Science Core Collection, a total of 1073 articles or reviews related to pool fires have been published from 1966 to 2019. In order to have a better understanding of knowledge structure of this topic and further identify its development history and currently popular concerns, a bibliometric analysis of pool fire research is conducted by means of visualization software VOSviewer and CiteSpace. This work visually provides a comprehensive overview of pool fire research in terms of annual publication output, source journals, productive countries/regions, authors and their cooperation network, subject terms, and reference co-citation analysis. The analysis provides networks of co-cited references, authors, countries, subject terms, and their respective clusters, indicating their ranking in contributions to the pool fire related publications. The results can be applied to enhance the understanding of pool fire research and support further work in this area.     

基于CFD的核电厂防火安全评估方法研究

目前国内核电厂普遍采用确定论方法进行防火安全评估。采用CFD模型对核电厂某典型电气间火灾发生过程进行数值模拟研究。模拟火灾行为（火势增长和蔓延）、温度场变化、烟气浓度变化等,分析结果中温度对电缆和电气设备的失效判定、烟气层对电缆和电气设备的风险影响,研究该方法对于核电厂防火安全分析的指导作用。通过分析数值模拟数据,计算结果与二代机型确定论分析方法结果相符,有效验证了CFD火灾模型在核电厂防火安全评估中的适用性,为国内自主建立核电厂火灾数值模拟评价体系提供参考。     

基于火灾统计数据的火灾形势综合评价和定量预测

火灾统计分析是研究火灾随机性规律的有效方法,它通过总结、整理和分析大量的火灾原始资料,归纳出火灾发生的统计规律.利用多属性综合评价法可对火灾统计数据进行深层次的开发和利用;同时应用预测学原理,建立了我国火灾形势的二次指数平滑预测模型,结果表明火灾总体呈发展趋势.     

Dynamic numerical simulation of coal mine fire for escape capsule installation

Fire in mine laneway leads to disordered ventilation system airflow, and smoke will result in staff poisoning. In such situation, it necessitates to install a rescue capsule in the common staff area. In this paper, the software Fluent was used to simulate the airflow conditions dynamically in No. 5 belt roadway of Kongzhuang Coal Mine when fire broke out. The migration law of CO front was determined. By underground escape experiments, personnel escape velocity model in pathway was established. Based on the numerical simulation and results of field experiments, the escape capsule installation location in the passageway of No. 5 belt roadway was ascertained.