林火蔓延预测计算机图形显示系统

通过借鉴Rothermel(1972年)建立的林火蔓延的数学模型。提出了适合我国林区可燃物分布特性的火蔓延数学模型,并在其基础上筑构出用于估算特定可燃物分布状况、变环境条件下火蔓延趋势的专家系统—FF—1G软件。该软件能迅速、直观地显示出复杂地形条件下,相应的环境风速作用时地表火火蔓延不同阶段的过火区域分布状况。对若干实例计算的结果表明,其可靠性高,实用性强,应用背景广。     

矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素,利用COMSOL软件对火区进行数值模拟,建立巷道三维模型,得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件,分析火风压作用下,火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律,得出不同因素与临界风速的关系,为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时,巷道入口风速越低,火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部,随着风速增大,向巷道下部蔓延;风速较低时,在火区火风压的作用下,会产生烟流逆退现象,随着风速的增大,逆流层长度和厚度随之减小;巷道入口通风条件不变时,火区温度越高越容易产生烟流的逆退,影响范围越大;巷道高度越高、上行风坡度越小,越易发生逆退现象;不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系,其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象,影响范围较大;火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。     

树冠火蔓延模型和数值分析

本文计及森林多孔性燃烧床含水量和有机物含量，以及渗流气体的受热膨胀和质量源，建立了树冠火蔓延的一维物理模型，给出火蔓延的控制方程组和定解条件。通过数值分析，得到树冠火蔓延速度特性曲线，研究水份蒸发和有机物热解对树冠火蔓延速度的影响。     

森林火蔓延方式与火强度及自然风场的关系

本文根据国内外森林试验火场和实际火场的观测资料及已有的研究成果，进一步分析讨论了不同强度的森林火的划分及其垂直空间尺度，以及森林火蔓延的方式、方向和速度与森林火强度及自然风场的关系。首先，讨论了不同强度的森林火在自然风场作用影响下的蔓延方式，方向和速度；其次，讨论了不同强度的森林火在自然风场作用影响下的连续蔓延和不连续蔓延的条件和机理。     

林火初期蔓延的分形模型

本文运用分形理论对林火蔓延进行了研究，以分形曲线的自相似性为基础，结合火场参差不齐的边界，分析了在平地均匀可燃物床情况下，不同风速、风向的分形关系，从而建立起林火蔓延的分形模型。用ｃｏｃｈ雪花曲线导出了火场蔓延的面积公式并用实例进行了计算和误差的比较分析。     

点火源引燃的上坡火蔓延实验研究

开展了点火源引燃的上坡火蔓延实验,用刨花丝为燃料,研究不同坡度角对火蔓延速率、火线夹角、火焰长度、火焰倾斜角等的影响规律,并简要分析了火焰对火前未燃燃料的辐射传热。发现平坡条件下会形成圆形火线,而坡度条件下会形成泪滴状的火线。当坡度角高于20°时,上坡火蔓延速率随坡度的增大迅速上升。     

森林地表火蔓延边界预测预报图形显示系统

地表火蔓延状况的预测预报是森林防火灭火工作中的一项重要技术。目前，国外在预测火场扩展边界的形状及分布时采用了火场椭圆面假设，当可燃物、地形或气象条件复杂变化时，预测结果偏差较大。本文从地表火蔓延的本质入手，建立起确定复杂地形、气象条件和可燃物分布情形下的火蔓延边界的数学模型，并借助于现代软件编制技术，成功地编制出预测预报地表火蔓延边界的图形显示系统，率先实现了对任意情形下火蔓延边界的合理、准确的估算。     

通风对综合管廊内电缆燃烧及火蔓延过程影响的数值模拟研究

综合管廊内电缆的火灾燃烧特性一直被国内外学者所关注,然而目前关于通风对电缆燃烧及火蔓延过程影响的研究相对较少。在通风系统的作用下,电缆内部及外部温度分布、热解气体浓度与无通风情况相比有很大的差异,电缆的燃烧及火蔓延过程将会更为复杂。为了研究通风作用下综合管廊内单根电缆的燃烧过程,采用FDS对15 kV交联聚乙烯绝缘铜芯电缆的火蔓延过程开展了数值模拟。通过分析不同风速条件下的电缆火焰形态、各层材料温度、火蔓延长度和热释放速率(HRR)曲线,详细研究了通风速度对综合管廊内单根电缆燃烧及火蔓延过程的影响。结果表明当通风速度不超过2 m/s时,通风能够促进电缆燃烧,电缆表面存在气相火焰,其火蔓延长度、热释放速率峰值等不断增加,此时综合管廊内火灾危险性不断增大;当风速大于等于3 m/s时,通风抑制了电缆燃烧,电缆的火蔓延长度、热释放速率峰值随之迅速降低,电缆PVC层、XLPE层温升的原因是线芯对绝缘材料的热传导,电缆的火灾危险性也随之减小。     

变坡度情况下森林地表上坡火行为若干特征的实验研究

应用自行研制的“多坡段固相材料火蔓延实验台”，模拟森林地表火的蔓延过程，对变坡度情况下森林地表上坡火行为规律进行了实验研究。研究发现，上坡火火焰随坡度的变化有三种火焰类型，即小坡度的缓慢燃烧，随坡度增加的火焰的抖动以及大坡度时的贴壁剧烈燃烧。     

燃烧风洞的研制及其燃烧特性研究

本文介绍了为可燃物燃烧特性研究而建立起来的模拟自然环境条件的燃烧风洞设备以及在燃烧设备中进行的模拟火场的火蔓延特性研究。在燃烧风洞中进行的可燃物燃烧实验为林火机理的研究、火蔓延模型的建立提供了实验依据．     

由航空影像及DTM测量林火行为的数学模型与方法

本文研究了由航空影像结合数字地面模型（ＤＴＭ）进行森林地表火行为测量的理论与方法提出了利用单像航空影像进行林火蔓延速度，火焰高度，火场面积，周边界长测量的数学模型及图象处理方法，讨论了这些模型在实际应用中应注意的问题，为实时监控森林火灾提供了数学模型与理论基础。     

隧道坡度对临界风速影响的数值研究

临界风速即隧道火灾过程中能有效控制烟气于火源下风方向而不发生逆流的最小纵向通风风速,是隧道火灾烟气控制的关键所在.根据国内外的研究结果,临界风速与火灾规模、隧道规模以及断面形状等因素有关.在坡度隧道中,由于坡度的作用,使得坡度隧道临界风速与水平隧道有着一定的差别.利用火灾动力学模拟软件(FDS)对隧道坡度在0°～10°变化时上坡隧道与下坡隧道所对应的隧道临界风速进行数值模拟分析,研究分析了隧道坡度对隧道临界风速的影响规律.     

东荣三矿粉煤灰复合胶体防灭火技术应用与实践

双鸭山东荣三矿2 0 0 3年发生火灾,开始应用注水、注惰、注灭火剂等方法,均未控制住火势。后来,通过该矿现有的灌浆系统,形成复合胶体管网式防灭火系统,利用该系统向火区周围密闭墙内大量压注粉煤灰复合胶体,堵塞了向火区漏风的通道,扑灭了大范围火源。接着启开火区下部的运输上山,从运输上山向火区打钻,由钻孔直接向火区注复合胶体,彻底扑灭了火灾,保障了矿井安全生产。实践表明,复合胶体管网式防灭火技术是一种快速高效的防灭火技术,适应大面积煤层火灾的防治要求。     

螺旋隧道火灾特性小尺寸实验研究

为探明螺旋隧道火灾特性,防止人员高温伤害,基于Froude准则,搭建比例1∶67的小尺寸螺旋隧道实验模型,采用模型实验方法研究不同坡度和不同风速下螺旋隧道火灾温度分布规律及烟气蔓延特性。研究结果表明:低坡度条件下,螺旋隧道内高温区以火源为中点呈对称分布状态;随着坡度的增加,隧道内高温区逐渐向下游延伸,火源处拱顶下方温度呈现先增大后降低再升高的变化规律;无论是自然风还是机械纵向通风,新鲜冷空气的吹入对隧道温度的降低起到主导作用,且风速越大,温降幅度越大;随着隧道坡度和自然风速的增加,火羽流由竖直狭长型转变为燃烧不稳定的大截面火焰,同时坡度增加抑制了火灾烟气逆流,促进了烟气向火源下游的蔓延速度,大大提高了排烟的有效性,减少人员伤害。     

建筑火灾评估及双重性分析

本文利用火灾危险性评估的原理，对火灾科学国家重点实验室的五层模型楼进行了初步的火险评估。确定性模型采用区域模拟的计算方法，并综合考虑了随机性因素。结果合理，对于建筑火灾的火险评估具有很好的参考价值。     

基于GIS的地震次生火灾蔓延范围模拟

地震次生火灾对人类的危害极大。笔者首先在对阻止火蔓延的因素进行分析以及对以往调查资料分析的基础上,确定了阻止火蔓延的距离与建筑物结构及防火类型的关系。然后,在阻止火蔓延距离的基础上,确定了地震次生火灾蔓延范围模拟的方法以及流程。最后,以汕头市为例,对地震次生火灾蔓延范围进行了模拟。通过对地震次生火灾蔓延范围的研究,为地震应急救灾提供了决策的科学依据。     

火旋风的模拟实验研究

模拟火旋风的实验研究，应用热成像方法获得了火旋风温度场的结构，测量得到火旋风火焰特有的大高度直径比的物理现象；火焰高度比相同燃料，油液面积的油池火高度高，趱戏比油池火直径小。火旋风的切向速度比油池火大，卷吸效果好，可用这一特点来研究熄灭火旋风的火灾。对火旋风火灾机理的研究提出了一种有效的实验方法。     

大型商业建筑中的性能化设计问题探讨

本文分析了大型商业建筑的建筑特点、火灾特点及火灾危害性,并基于性能化防火设计的理念,针对某大型商场的建筑特点和性能化问题,提出了通过设置防烟走廊阻止火灾高温烟气进入作为疏散临时安全区的中庭的设计方法。在合理估算建筑内火灾和人员荷载的基础上,选用合适的模型,通过对火灾情况下的烟气蔓延和人员疏散进行数值模拟和分析,验证了防烟走廊的设置可有效提高中庭的防火安全性能。