化学事故救援方舱舱室环境安全性模拟研究

运用计算流体动力学(CFD)方法,对具有超压防护功能的某化学事故应急救援手术方舱室内气体污染物运动扩散的规律以及对人员安全的影响进行了数值模拟,其研究结果表明:当大气环境中氢氰酸(HCN)浓度为5mg/L时,前10s从常规进风口进入舱室的HCN在滤毒通风装置开启后,随气流运动逐渐向整个舱室扩散,经净化空气的混合稀释作用,绝大部分通过舱体缝隙排出舱室,30min内舱室HCN浓度的总量下降了95.1%,说明超压防护很好地保证了舱室环境的安全性。     

一种改进的灰关联分析法在水质评价中的应用

灰关联分析法已被广泛应用于水质评价结论的定量化,但其存在不同层次上的缺陷;为此本文对其进行了改进.先将各断面的多个污染指标分成几个低层次子集,将其元素归一化后得出相应的关联系数,通过赋予一定权重求出低层次子集的关联度,最后求出较高层次的关联度,并列出关联系数矩阵.这样可以容易地看出各断面水质属于哪个级别.此外,通过一应用实例并与现已流行的众多灰关联改进方法进行了比较,论证了这种改进方法的优越性.     

急倾斜煤层石门揭煤突出机理数值模拟研究

与其他类型的突出相比,石门揭煤的突出危险性最为严重,对它的突出机理进行研究有助于提高防突工作水平。根据马家沟矿石门揭煤突出后遗留的孔洞形状,采用数值模拟软件对突出过程进行反演分析;再现了马家沟矿石门揭煤突出发生的地质条件及发展过程。结果显示,急倾斜煤层石门揭煤突出过程中,煤体自重应力的作用比较明显;突出发生后,地应力梯度和瓦斯压力梯度均下降,卸压区宽度增大。因此,对于急倾斜煤层石门揭煤,一方面,要采取瓦斯抽放等措施,降低工作面前方煤体的应力和瓦斯压力;另一方面,要采用金属骨架对其上方煤体进行支护,防止该煤体垮落诱导突出。     

干挂石材幕墙火蔓延数值模拟研究

采用数值模拟技术研究了干挂石材幕墙发生燃烧情况下的火蔓延及羽流特点。通过外部高温辐射源点燃了具有4 cm厚PMMA保温层但保温材料和外层钢板间存在2 cm缝隙下的干挂石材幕墙,对模拟结果的温度场、速度场和热释放速率的分析表明其火蔓延速度较泡沫壁面低,但碳化区形状规则,蔓延路径清晰;虽然热释放速率低,但相对而言火焰高度较高,火焰宽度较小,而且其火羽流呈现点火源的特点。     

有风条件下剧院火灾自然排烟效果分析

为研究某剧院休息厅的自然排烟效果的问题,根据建筑特征设计6个火灾场景。运用理论计算和数值模拟的方法,分别研究不同开窗位置、开窗面积以及环境风速对火灾时的热流场和烟气蔓延的影响。结果表明：不同开窗位置达到临界值的时间为顶窗〉东西立面侧窗〉北立面侧窗;有风条件下3.5%的开窗面积的排烟效果和无风时6%的开窗面积的排烟效果相当。结论是考虑当地环境风速,选择顶部5%和东西侧3.5%开窗方式,增强该剧院的自然排烟效果。     

虚拟现实及其在粉尘扩散研究中的应用

探讨了国际上流行的虚拟现实技术 ,并针对大气中粉尘扩散的规律 ,以相关数学模型为基础 ,采用 Open GL开发了可精确地调整流场参数和观察视角的粉尘扩散三维动态场景 ,以及在重力、风速等影响因素和射流作用下粉尘扩散的三维场景。该方法为更好地掌握粉尘扩散规律 ,寻求合理预防措施提供了科学依据。此项技术在安全科学的其它领域也有很好的应用前景     

井下采煤影响矿区坡面形态及侵蚀的数值模拟分析

针对井下采煤产生的大范围岩移必然最终改变原有地表形态并影响坡面侵蚀特征及规律这一特殊性,从井下与地表相结合的新视角,结合彬长矿区水土流失特征和典型煤矿采矿条件,以采厚、地表坡面坡度等因素为变量,构建了20个不同类型的数值模型,通过数值模拟方法研究并揭示井下采煤对地表坡面形态及侵蚀的影响规律。结果表明,第一,地表坡面坡度会随采厚增加而呈现增大的趋势,且自然坡度越大,坡度变化量越大;相同采厚条件下,坡度增大率与坡面自然坡度整体上呈负相关。第二,地表坡面坡长会随采厚增加而呈现减小的趋势,且自然坡度越小,坡长变化量越大;随采厚增加,地表坡面坡长减小率与自然坡度呈先正相关后负相关的关系,自然坡度为26.57°是拐点。第三,采厚的增加会提高地表坡面产流产沙的强度,加剧坡面侵蚀,这种效应在坡度较小的坡面更加显著;井下采煤引起地表坡面坡度的增大是产生这一规律的主因。     

泊松比对巷道稳定性影响的数值模拟试验研究

泊松比是分析岩体性质的重要物理力学参数之一。为了分析泊松比对巷道稳定性的影响,从泊松比测定与计算方法着手,采用金尼克假说,以巷道侧压系数为研究对象,运用ANSYS软件,建立典型矿山巷道锚喷支护后的数值模型,通过设置沿拱角径向的安全系数监测点,建立巷道安全稳定范围与泊松比的对应关系。研究表明,随着泊松比μ值的增加,巷道拱角处不稳定区域逐渐减小,并向顶底板延伸,巷道两帮的塑性破坏区无明显变化;泊松比μ值为0.20时,塑性破坏区面积较大,为巷道断面面积的5.10倍;泊松比μ值(x)与安全系数≥1的区域距离拱角径向位置(y)的关系式为:y=61.518x2-54.509x+12.516。研究为泊松比对巷道稳定性影响提供了一定的理论参考依据。     

安全科学学科建设理论研究

安全科学是一门新兴的大交叉综合学科,为促进安全科学的快速发展,运用科学学思想和知识溯源等方法,从安全学科建设的高度,首先阐述交叉科学的属性、研究层次、交叉形式、知识命名和现有交叉科学研究存在的问题,在此基础上提出了安全科学研究的创新思路、安全科学研究的多视角与分类和安全科学研究成果的多样性特征,最后给出了安全科学新分支创建的实例。研究结果表明:只有了解交叉学科的基础问题,才能理解安全科学的发展,才能快速地创新安全科学。     

吸能让位防冲支护结构与围岩协同作用体系研究*

为防治冲击地压危害,减小人员伤亡与经济损失,采用数值计算方法建立吸能让位防冲液压支架与围岩协同作用体系模型,计算支架和围岩组合体系在静载和冲击载荷作用下的受力状态。结果表明:静载条件下,受煤层影响巷道右侧拱肩位置应力值与塑性应变相对最大,此处最易发生破坏;吸能装置在静载条件下没有发生压缩变形,表明吸能装置不会影响支架正常工作;竖向冲击荷载条件下,受煤层结构影响巷道右侧拱肩处等效塑性应变值增大相对比较明显,吸能防冲支架中间液压柱与右侧液压柱水平位移变化相对最明显;冲击地压发生过程中,支架与围岩间相互作用力变化较大,总体可分为振动段、平稳段、上升段、波动段4个阶段。