基于PyroSim的仓储锂离子电池火灾数值模拟研究

采用PyroSim软件模拟仓储锂离子电池热失控引起的火灾场景,分析了火灾点火源周围的温度变化、热释放速率、能见度变化和CO体积分数变化情况,并设置喷淋系统对其进行灭火效果的数值模拟研究。结果表明：仓储锂离子电池发生火灾后,在35 s时烟气蔓延至整个仓库,火场的最高温度可达1625℃,热释放速率最高可达81 607 k W/s,CO体积分数最大可达1.799Χ10-3。设置喷淋装置灭火后,锂离子电池燃烧所产生的烟气明显减少,点火源周围的温度也得到了控制,热释放速率最高为6.5 kW/s,达到灭火和防止火灾蔓延的目的,有效地抑制锂离子电池储存仓库火灾的发生。     

地铁同站台高架换乘车站火灾全尺寸实验研究-(4)设备区火灾

为了研究地铁同站台高架换乘车站的设备区火灾,在某同站台高架换乘车站的设备区开展现场火灾实验,对设备区走廊顶棚烟气温度、烟气沉降作用和危险高度烟气温度变化情况进行分析。研究结果表明:设备区火灾烟气扩散过程受火源位置、外界自然风压、安全出口分布和开启情况的影响较大。安全出口均开启时,自然风下风向的烟气蓄积作用较为明显,顶棚烟气温度较高,火灾危险性较大;火灾过程中,设备区大部分走廊区域均能形成稳定的烟气分层,烟气层高度为2.4~2.8 m,自然通风条件下大部分区域烟气沉降最低高度在1.5 m以下,部分区域可降至地面高度,开启排烟风机后升高至1 m以上;设备区走廊区域起火时,在0.125 MW的火灾规模下,烟气扩散区域危险高度处的最高温度达到45℃;设备房间内起火时,在0.06 MW的火灾规模下,经过填充和沉降过程,扩散至走廊区域的烟气温度较低,危险高度处的烟气最高温度为32℃,火灾危险性较低。在含多个走廊和房间的设备区火灾防排烟设计中,应考虑起火位置和不同季节自然风对疏散路径火灾危险性的影响。     

基于船舶操纵模拟的船撞桥概率研究

针对船舶在桥区水域航行过程中撞击桥墩的碰撞概率问题,建立并验证了船舶操纵数学模型,模拟了船舶在不同风、水流等条件下的航行情况,改进了AASHTO船舶撞桥概率模型中几何概率的算法,提出了以模拟试验样本的航迹带中心位置坐标为均值,以模拟实验样本结果计算的方差为方差的几何概率模型,同时引入停船概率模型。将改进后的模型应用于北江油金大桥船舶操纵模拟及船撞概率的研究,预测2020年北江油金大桥受上行船舶碰撞年频率大约2.81×10-6次/a,受下行船舶碰撞年频率3.43×10-4次/a,总碰撞频率3.461×10-4次/a。     

船舶客舱火灾全尺度燃烧室及其相似模型设计

为了研究船舶客舱火灾烟气的蔓延规律,依据船舶舱室设计现行相关标准和规范,结合游轮内舱房和海景房舱室结构和通风特点,设计了船舶客舱火灾全尺度燃烧室,并以其为原型,依据相似理论,采用Froude相似模型,建立了1/2尺度的船舶客舱火灾模型试验舱。利用FDS 6.1对原型和模型进行了数值模拟试验,并对试验结果进行了相似性分析。结果表明,无论是烟气速度、温度、烟气层高度还是烟气密度,这些火灾研究中重要的监测参数在模型与原型之间都表现出良好的相似性,表明在一定范围内,所设计的船舶客舱火灾模型试验舱在火灾烟气蔓延规律研究中可以对原型全尺度客舱燃烧室进行良好的模拟。     

城市地下综合管廊电缆舱火灾概率分析方法

为提高管廊电缆舱火灾风险评估的准确性,提出基于贝叶斯网络(BN)的电缆舱火灾概率预测分析方法。首先,采用蝴蝶结分析法(BTA),分析电缆舱起火原因,建立潜在的火灾事故场景;其次,考虑火灾事故场景中不确定性因素的影响,将BN应用到电缆舱火灾概率预测分析中,并结合电缆舱火灾发生发展实际优化模型;最后,以某管廊为例,结合文献及统计数据验证该模型逻辑可行。结果表明:通过该模型和方法,能够预测分析综合管廊电缆舱火灾发生发展概率,并且能探究火灾事故致因链条,为综合管廊火灾风险分析和事故防控提供参考。     

基于人工神经网络模型的舰船防火设计方法

根据舰船实际和火灾理论,建立了舰船舱室火灾危险性的动静二类4个指标:失火危险性指标、舱室相关度指标、设备使用状态指标和人员状态指标,对舰船各种舱室的火灾危险性进行量化。笔者先给出规范中9类舱室的各指标值,应用笔者所开发的神经网络模型,建立舱室火灾危险性指标值与舱室分隔等级的关系模型,求出舱室防火分隔等级值,降低了对设计者经验的要求。运用开发的模型对某大型舱室进行防火设计,获得的结果与其他方法的结果基本一致,可供舰船防火设计时参考。     

船舶修造密闭舱室作业危害因素分析及预防措施

本文结合船舶修造行业密闭舱室作业的特点,分析了船舶密闭舱室作业存在的危险因素和有害因素,从安全技术和安全管理两方面提出了控制密闭舱室作业事故的预防措施,以提高作业人员、设备设施和作业环境的本质安全水平,从而有效预防密闭舱室作业事故的发生,降低密闭舱室作业产生的危害,提高船舶修造安全管理水平.     

海洋钻井平台井喷火灾概率动态预测研究

为动态预测海洋钻井平台井喷火灾概率随时间变化过程,首先运用安全屏障模型分析导致井喷火灾事故的主要因素;然后利用系统动力学(SD)仿真软件Vensim建立井喷火灾事故概率预测模型,分析井喷火灾概率随时间的变化趋势;并基于历史数据和仿真模拟数据进行非线性拟合,得到概率预测公式。结果表明:海洋钻井平台井喷火灾发生概率与时间成指数函数关系,在4年时间内,井喷火灾概率从2.41×10-6逐渐增大到3.997×10-6,所推导的概率预测公式预测精度高,适用于实际工作中对井喷火灾发生概率的预测。     

质子交换膜燃料电池电站多米诺事故概率和风险研究*

为探究氢能电站火灾爆炸事故发展规律,采用多米诺效应对电站进行事故概率和风险研究,建立氢能电站多米诺效应定量风险分析模型。基于设备受损概率模型与多米诺理论基础,提出氢能电站多米诺效应概率计算方法,并将方法运用到实际案例,结合SAFETI软件对具体多米诺事故场景进行定量计算。研究结果表明:氢能电站易发生多米诺事故,考虑一级多米诺效应后人员潜在死亡概率增加56%。研究结果可为制定氢能电站安全防控措施以及降低火灾爆炸事故对人员和设备的危害提供依据。     

船舶舱室火灾危险性评估方法研究

运用基于性能化仿真分析与统计理论耦合的火灾危险性评估方法,对船舶舱室火灾危险性进行评估。依据火灾动力学和火灾发展过程中不同阶段的特点,将火灾由初期、发展、蔓延到整个防火分区的过程划分为4个阶段,采用概率论和事件树的分析方法,得到了每个阶段的火灾成长概率。根据不同阶段火灾的特点,求得了各阶段火灾的临界时间,并以其为基础对火灾发生后船舶舱室平均过火面积进行了估计。计算结果表明,该方法通过对火灾过火面积的计算可以较直观地判断火灾的蔓延情况和对火灾控制较弱的设计环节。     

喷淋和排烟系统对地铁站台火灾的影响研究

采用火灾动力学软件FDS对沈阳某二层岛式地铁站站台火灾场景进行模拟,分析站台不同位置发生火灾以及由喷淋和排烟系统组合成不同工况时,站台内不同高度处温度、CO浓度和热辐射的变化,为地铁站防火措施和人员疏散方案提供参考。结果表明:不同位置发生火灾时,站台内的火灾烟气运动规律不同,端部火灾的影响范围较中部火灾的小;站台顶棚处的温度比2 m高度处的高,CO浓度比2 m高度处的大;距火源5 m内,顶棚的热通量比2 m高度处的低,但距火源5 m外,顶棚的热通量比2 m高度处的高。开启喷淋或排烟系统都可降低站台温度,喷淋系统主要降低火源周围温度,排烟系统可有效降低CO浓度并改善能见度;喷淋和排烟系统还可以降低火灾发生时站台顶棚处的热通量。     

城市综合管廊电缆火灾数值模拟及影响因素分析

为了研究城市综合管廊电缆火灾的发展过程及规律,为电缆舱室的火灾防治和结构设计提供参考,以义乌商城大道综合管廊工程为依托,采用火灾动力学三维模拟软件FDS建立全尺寸火灾模型,分析了电缆舱室内火灾发展过程及烟气温度分布规律,研究了舱室截面尺寸对电缆火灾热释放速率的影响规律。研究结果表明:综合管廊电缆舱室发生火灾时,点火源同侧电缆和另一侧电缆先后被引燃,火场温度较高,最大火灾热释放速率达11. 2 MW。着火分区内电缆燃烧范围约为25 m,属通风控制型火灾,建议采用密闭自熄辅以自动灭火系统的消防措施。舱室净高是影响电缆火灾的发展速率及其热释放速率峰值的重要影响参数,通道宽度对电缆火灾的影响较小,建议电缆舱室通道宽度取为1 200 mm,最上层电缆距其顶板净距取为600 mm。     

基于人差错纠正能力的人因可靠性模型研究

根据人-机系统中人的操作行为具有时序性和差错可纠正性的特点,结合船舶舱室行为形成主因子,开展船舶舱室人因可靠性研究。以人因失误的时序性和差错纠正参数为基础,建立人-机系统中操作者行为模式和人因失误事件树模型。通过对人的差错纠正能力的分析,开展人因可靠性量化模型纠正理论研究。最后,以船舶舱室操作台的监控任务人因可靠性为例进行量化计算,定量评估操作人员执行任务的可靠度。     

喷淋对宿舍火灾特性影响的数值模拟

高等院校学生宿舍人员密集、火灾荷载大,是消防安全管理的重点单位。利用FDS对典型学生宿舍火灾进行全尺寸模拟,设置有无水喷淋装置两种火灾场景。对比分析模拟结果,得出水喷淋作用前后监测点烟气温度、CO体积分数和能见度等火灾特性参数的变化规律。研究表明,喷淋作用后能有效地抑制烟气温度的升高,并能把烟气控制在顶棚附近,降低其向非火灾区域蔓延的速度,最后针对学生宿舍特点提出了有效的防火设计方案,为学校的消防管理决策提供有力依据。     

基于Tripod-Beta模型的船舶火灾事故风险分析

为深入分析船舶火灾事故风险因素及其后果产生的影响,通过分析1991-2017年全球船舶火灾事故调查报告,从人员、管理、船舶设备、货物、环境5个方面对船舶火灾影响因素进行识别研究;采用三脚架事故致因模型(Tripod-Beta model),构建考虑安全栅的船舶火灾事故情景演化模型,识别船舶火灾关键影响因素;并在样本量较少的情况下,采用信息扩散理论计算船舶火灾发生率;最后,利用布尔函数和风险矩阵,对船舶火灾事故风险进行评价研究。结果表明:船员不安全行为和船舶设备表面过热、设备短路是船舶火灾事故的关键风险因素;事故后果链中安全栅遭到破坏时,船舶火灾风险处于不希望发生范围内。该方法能有效评估船舶火灾风险的等级,满足海事管理部门的监管工作需求。     

北京市火灾关联规则分析

利用关联规则挖掘算法及Clementine挖掘工具定量分析了火灾统计中起火场所、火灾原因和起火时间(月份、时间区间)之间的关联性.在采用关联规则表征参数的基础上,引入规则平均直接财产损失(人员死亡)比和规则总直接财产损失(人员死亡)比来表示不同规则损失的大小.以北京市2000-2006年火灾统计数据为例,对其火灾发生和人员死亡数据库进行挖掘,得到起火场所、火灾原因及起火时间(月份、时间区间)之间的1-项集、2-项集和3-项集关联规则.不同起火场所、时间区间、月份和火灾原因下得出的火灾发生频率和损失分析结论可为消防管理部门有针对性地采取消防监督管理措施和有效提高消防执勤战备提供指导.     

高压细水雾灭火系统对汽车轿厢火灾灭火效果试验研究北大核心CSCD

为研究高压细水雾灭火系统对小型汽车库汽车轿厢火灾的灭火有效性,采用全尺寸实体试验方法,研究了轿厢火灾在3种开窗状态下的发展及高压细水雾灭火系统的防控效果。结果表明:汽车轿厢发生火灾时,轿厢密闭性及开窗面积对火灾发展及高压细水雾灭火系统的启动影响较大;当车窗玻璃敞开时,轿厢火灾为燃料控制型火灾,燃烧猛烈,高压细水雾灭火系统在起火后122 s便启动,车库顶棚表面测点最高温度为101.8℃;在高压细水雾灭火系统作用下,轿厢火灾得到有效控制,轿厢内温度、车库内温度及车库建筑构件的表面温度均快速降低,相邻汽车表面测点最高温度为54℃,车库防火分隔构件表面测点最高温度为59℃,相邻汽车及建筑构件保持完好,达到了较好的灭火、控火效果。     

地铁同站台高架换乘车站火灾全尺寸实验研究—(2)站厅火灾

为了研究地铁同站台高架换乘车站火灾情况,在地铁同站台高架换乘车站站厅层应急疏散路径关键节点部位开展0.25~0.75 MW规模的全尺寸实验,结合流速、烟气温度和现场观测情况,对自然通风条件下不同部位起火时的火灾危险性进行分析。结果表明:该结构车站站厅火灾危险程度受火源规模、装修形式和通风条件的影响,站厅中部闸机附近起火时,火源阻塞了站厅中部的疏散路径,掺混大量空气的低温烟气在站厅两侧出站闸机处沉降至地面高度;楼扶梯入口处起火时,站内各区域能够形成稳定的烟气分层,人眼高度能见度较高;出入口附近起火时,受自然风的影响,火源下风向区域烟气沉降严重,人眼高度的能见度较低,不利于人员疏散;在实验火灾规模下站厅各区域沉降至危险高度的烟气最高温度为30~41℃。针对此类结构车站站厅的防排烟设计,应综合考虑出入口空间布局和吊顶形式对火灾危险性的影响,利用自然风压形成一定通风换气量,同时,应将掺混空气的低温烟气控制在较小区域内,确保人员疏散路径的能见度和烟气浓度处于安全水平。     

改造机房IG541气体灭火系统灭火效能研究

总结了IG541气体灭火系统的优点,以某改造机房为研究对象,分析确定了防护区电气火灾规模及其发展趋势。运用FDS数值模型,对防护区IG541气体灭火系统的灭火效能进行了模拟分析。结果表明,火灾发生137 s后,感温探测器动作并联动触发气体喷放;系统启动97 s后,防护区内火灾熄灭。模拟过程中,防护区内火灾最大热释放速率为320 k W,最高温度可达47℃,氧气浓度最低为12. 2×10-2mol/mol。     

考虑火灾产物影响条件下的人员疏散仿真研究

为探究建筑物发生火灾时火灾产物对人员疏散的影响,通过对建筑物模型的全尺寸数值模拟,提取火灾产物相关参数,引入人员疏散速度系数的概念,建立基于火灾产物影响条件下的人员疏散速度模型;提出一种全新的判定人员安全疏散方法,并针对火灾产物影响条件下的人员安全疏散情况开展数值模拟;同时,分析喷淋强度和排烟速率对人员疏散速度系数的影响。结果表明:相较于传统研究方法,基于疏散速度系数的火灾事故人员疏散模型,更能够反映真实火场中的疏散效果;同时,增设喷淋和排烟能有效地降低火灾产物对人员疏散速度的影响。