基于可视化理论的重气泄漏扩散研究

可视化技术是一个新的技术领域,应用可视化技术结合模拟实验平台开展了重质气体泄漏扩散实验。对泄漏源不同间距和泄漏区障碍物工况下多泄漏源同时泄漏时的泄漏扩散过程进行了可视化研究,得到了罐区重气泄漏扩散过程的可视化影像。结果表明:可视化研究较好地展现了罐区重质气体泄漏扩散的全过程;多源泄漏的间距越大,扩散越快,范围越广;泄漏源靠的越近,其中间区域越容易形成重气高浓度区,危害越大;重质气体泄漏扩散至障碍物时,扩散行为会发生变化,在障碍物前后会形成高浓度区,并沿着障碍物壁面慢慢上升直至稀释成中性气体,危险性减小。     

特长公路隧道内的横通道间距和车行间距研究

隧道火灾,尤其是长大公路、铁路隧道火灾,往往是灾难性的。因此,基于性能化防火设计原理,对雪峰山特长公路隧道的横通道间距和车行间距进行了研究。对中等规模20 MW的火灾,按照规范建议的3 m/s的风速进行通风的情况下,先用CFD软件模拟计算火灾危险时间Tfire,然后由疏散模型中的经验公式计算人员疏散时间Tevac,比较分析不同横通道间距下人员疏散的安全性;同时为了避免隧道内车辆间的引燃,利用辐射换热原理,对车辆间的火灾蔓延性进行了分析。模拟结果为:最佳横通道间距约为290 m,最小引燃间距为6 m。考虑到建设成本的问题,建议雪峰山隧道的横通道间距改为300 m;同时,考虑到后继车辆的刹车及不同的行车速度等因素,建议特长隧道内车距最好要大于110 m;     

基于野外测量数据的裂隙间距箱线图法初探——以锦屏一级水电工程厂房为例

为了满足裂隙发育韵律性的分析需要以及在裂隙网络模拟中准确使用间距参数,利用基于中位数的探索性数据分析方法之一——箱线图法,对锦屏一级水电工程厂房区某排水廊道野外测量数据进行整理分析,结果表明:箱线图的离群值可以有效地避免掩盖效应,清晰直观地指示裂隙的疏密展布;与岩层产状一致的裂隙组发育具有随机性特点,受断层影响大的裂隙组离群值是裂隙集群分布的边界,而与断层高角度相交的裂隙组呈现疏密相间各自等间距分布的特征;二次探索分析提供的间距均值参数误差平均缩小到3.39%以下,相比概率累计分布曲线拟合得到的均值,其精度平均提高了46.97%,表明箱线图法是裂隙间距分析的有效手段。     

光纤光栅感温火灾报警系统探测器在外浮顶原油罐上敷设间距的研究

光纤光栅感温火灾报警系统在石油化工行业储罐区等易燃易爆场所得到应用,但目前尚没有相关的国家级设计规范,且安徽省和湖北省地方设计规范关于感温探测器敷设间距的要求存在较大差异,有必要开展深入研究。以外浮顶原油罐为例进行研究,获得了差温和定温两种探测方式在两种敷设高度下,其敷设间距与罐径之间的关系表达式,二者呈正相关。研究结果表明,初起阶段火源功率与罐径呈线性关系且火源功率较小,按照地方规范设置敷设间距时,难以对其进行及时探测,应加大敷设密度;差温探测比定温探测方式具有更为快速探测报警优势且可以设置较大的敷设间距。     

原位电阻加热修复热传递模型构建及数值模拟

原位电阻加热(Electrical resistance heating,ERH)技术在场地修复中工艺参数的选取较多依赖于工程经验,ERH热量传递的数值模型能够模拟不同工艺参数下土壤加热的温度场,从而为ERH工艺参数的选取提供理论指导。利用电阻加热土柱装置实验验证了建立的数值模型的准确性,并应用在场地尺度下探讨了电场强度、电极间距和地下水流动对原位三相电阻加热的影响。结果表明,模型具有较好的准确性,实测值和模拟值均方误差为0.05~12.29,平均相对误差为0.42%~5.32%。随着电场强度越大,土壤升温速率显著加快;电场强度90 V·m⁻¹时,综合考虑电极井建设数量、加热时长及能耗,最适宜的电极间距为6 m;对电极附近补水可以显著缩短加热时长。较快的地下水流动会降低场地升温速率,不利于场地的修复;对于地下水流速过快的场地应采取适当的工程措施缓解热量流失。本研究结果可为原位电阻加热工程的设计和运行提供参考。     

分布式光纤火灾探测系统敷设间距研究

通过开展真实火灾实验和数值模拟研究,考察隧道内温度变化情况,对比分析不同高度的分布式感温光纤对温升或温差的响应规律,进一步研究光纤敷设间隔与隧道高度的关系。结果表明,光纤敷设的最大间隔应随着隧道高度的增加而逐渐减小。最后,对照国内各地方标准及其他国家的标准规定,得到不同敷设高度感温光纤对应的最优光纤敷设间距。该研究结果对分布式光纤火灾探测系统的实际应用有一定指导作用。     

开放与受限条件下电缆燃烧特性模拟对比研究

为对比研究开放与受限条件下的电缆火灾燃烧行为,采用CFD数值模拟软件建立了全尺寸电缆燃烧模型,同时考虑了不同间距对电缆燃烧特性的影响,并将开放与受限条件下的计算结果进行对比,分析了两种条件下电缆火灾中各工况的温度、O₂浓度。结果表明：开放条件下的电缆燃烧主要属于燃料控制型,而受限条件下的电缆燃烧主要属于先燃料控制型,后通风控制型。在开放条件下,氧气充足,燃烧更为充分,形成的火焰高度及温度更高,更容易引燃上方可燃物体;而在受限条件下,电缆火焰受到顶板限制形成的顶棚射流,会加强火焰对电缆的热辐射作用,有助于电缆燃烧。但由于侧壁的存在,电缆燃烧过程中的空气卷吸受到了一定的限制,由于通风不足,受限空间内的O₂浓度逐渐下降,电缆燃烧受到抑制,甚至熄灭,而随着空气的补充,电缆将可能出现复燃现象。此外,两种条件下电缆间距对燃烧的影响均较为明显,当间距较小时,燃烧电缆之间的影响显著,燃烧更为剧烈,而随着电缆间距增大,燃烧电缆间的相互热辐射减弱,更接近于单根电缆的独立燃烧,其中开放条件下相对更为明显。     

基于微台阶法对连拱隧道稳定性的研究

为研究软弱围岩基于微台阶法连拱隧道合理的掌子面纵向间距、仰拱一次开挖长度和开挖进尺施工参数,确保隧道安全和高效施工,以云南省元蔓高速公路风口山隧道为研究对象,从力学机理上分析了施工参数对隧道稳定的影响,采用数值模拟方法,分析纵向间距对中隔墙水平位移和开挖面叠加效应的影响、仰拱一次开挖长度对拱腰水平位移和中隔墙受力的影响、开挖进尺对围岩变形特征和掌子面剪应力的影响,对连拱隧道微台阶法进行最优化设计。结果表明,掌子面纵向间距2D、仰拱一次开挖长度4 m、开挖进尺2m为宜,可为类似连拱隧道的施工提供指导。     

喷头间距对城市隧道细水雾灭火的影响研究

为合理设置城市交通隧道细水雾自动灭火系统喷头间距,在实体隧道中进行了4种不同喷头间距的细水雾灭火实验,利用FDS软件模拟了8种喷头间距下细水雾对火灾温度、烟气密度的影响情况。研究结果表明:实验数据与模拟数据基本吻合;细水雾对隧道火灾抑制效果明显;喷头间距对火灾影响规律可划分为2个区域,对于Ⅰ区（间距<2.5 m）,单位体积细水雾质量是影响细水雾灭火的最主要因素,对于Ⅱ区（间距≥2.5 m）,细水雾灭火效果受单位体积细水雾质量、动量综合影响,并分别给出了温度、烟气密度与喷头间距的函数关系式;就宽6 m、高5 m的城市隧道而言,细水雾喷头间距宜设置为2.5 m。     

人群聚集拥挤度的量化表征方法

为有效识别人群聚集区域并量化拥挤人群聚集程度,构建全新的人群聚集拥挤度量化表征方法,归纳总结“人群拥挤度”定义,计算不同条件人群的个人间距并分析其分布特征,基于人群个人间距提出“个体聚集度”和人群“聚集拥挤度”计算方法,并对上海城隍庙豫园内九曲桥的一段入口区域进行实例分析。研究结果表明：人群规模和密度并不能完全真实反映群体拥挤程度,但通过人群个体间距概率分布和累积概率分布可以识别人群的局部聚集现象,基于个人间距的人群聚集度量化方法能够有效地衡量人群局部聚集程度和整体聚集情况,研究结果可为人群风险监测预警提供参考。