矿井瓦斯煤尘爆炸传播数值模拟研究

基于连续相、燃烧、颗粒相数理方程建立瓦斯煤尘爆炸传播数理模型,并应用连续相、颗粒相计算方法,依据大型巷道瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸传播实验数据,借助普遍应用的流场模拟平台,成功开发瓦斯、煤尘爆炸数值模拟系统。该系统可有效地模拟煤矿瓦斯、煤尘的爆炸事故过程,对瓦斯爆炸的爆燃转爆轰、煤尘是否参与爆炸、爆炸冲击传播速度、衰减规律以及爆炸灾害的波及范围都能进行较准确的模拟。     

商业区与轻轨站厅开口处防火分隔失效时人员安全疏散评估

针对相连接部位开口处的防火分隔失效时人员能否安全疏散进行评估,研讨人员安全疏散评估过程中所采用的定性分析和定量分析方法。以某商场与轻轨站相连接开口处为例,考察当防火分隔耐火性能失效后,商场内人员和轻轨站的人员能否从火灾中得以安全疏散;通过火灾模拟的方法,采用BuildEvac和FDS软件分别对火灾时人员疏散状况和火灾烟气的蔓延情况进行人员疏散模拟和火灾烟气运动模拟。根据模拟计算结果,对商场内人员和轻轨站人员的安全性进行详细分析和讨论,从而得出实例评估结论:当排烟系统正常工作时,即使防火分隔(防火卷帘)失效,火场环境对商业区和轻轨站的人员生命安全在整个疏散过程中均不会构成威胁,所有人员都能安全疏散到安全地点。     

出口角度对防烟空气幕防烟效果影响的数值模拟

利用火灾动力学模拟软件FDS,以四川消防研究所高层实验塔二层为原型,模拟在不同防烟空气幕出口角度情况下高层建筑前室烟气运动情况,获得在其他条件不变情况下,空气幕运行时的最佳出口角度。试验结果表明:空气幕角度为5°及20°时,模拟试验后期烟气基本突破了空气幕蔓延至前室内,而当出口角度为10°和15°时防烟效果较好,且15°时防烟效果优于10°,故推荐空气幕运行时的最佳出口角度为15°。     

矿井通风仿真系统双线图的快速自动绘制研究

在深入研究通风网络巷道连接关系的基础上,创造性地提出一种新的效率更高的通风系统双线图的快速自动绘制方法,即"假双线法"。"假双线法"与固定宽度双线法有本质的不同,其本质是将单线巷道的线型用固定宽度双线线型表示,再对交叉点进行消隐处理,无需计算双线坐标来实现双线图的快速自动绘制。该法较好地解决了传统方法的缺陷,具有普遍性,其计算量小,执行效率高,并在双线图的基础上很容易拓展生成通风系统立体图。笔者研究成果,对于研发、改进矿井通风仿真图形系统和解决其他行业类似问题具有一定的参考价值。     

煤与瓦斯突出的物理模拟和数值模拟研究

利用自行设计的实验装置,通过现场采集具有突出倾向的煤样,分别向实验装置煤样中充入吸附能力较大的CO2和吸附能力较小的N2来模拟不同级别的煤与瓦斯突出现象,物理试验结果表明:瓦斯压力越大,突出强度越大;当瓦斯压力相近时,吸附和解吸能力大的瓦斯突出强度大。通过数值模拟对煤与瓦斯突出进行研究,数值模拟再现了煤矿开采过程中诱发的煤与瓦斯突出全过程,同时验证了煤与瓦斯突出是瓦斯压力、地应力及煤岩体的力学性质综合作用的结果,该验证对进一步深入理解认识煤与瓦斯突出的机理具有重要的理论和实践意义。     

煤矿安全生产中人的行为影响因子系统动力学(SD)仿真分析

在构建影响人的安全行为因素因果关系的基础上,运用系统动力学(SD)理论和方法,对影响人的安全行为关键因素进行动态预测,并通过仿真计算、对比分析安全投入增加对系统安全水平的影响。应用该方法建立的煤矿生产中人的安全行为指标水平模型,以求证安全投入与人的安全行为水平的相关性,为煤矿安全管理决策提供一种新的思路,亦有助于政府和煤矿企业科学地明确安全投入方向,降低人因事故率,提高煤矿生产的安全水平。     

建筑物消防系统可靠性分析

为评估建筑物消防系统的可靠性,首先将系统分为探测报警系统和灭火系统等部分,再用事件树法分析事故发生时消防系统不同部分的反应情况.通过贝叶斯理论及历史统计数据得到系统失效率的不确定性概率分布,建立消防系统可靠性随时间变化的数学模型; 用蒙特卡罗方法模拟求得系统可靠性的时间函数并对模型的不确定性参数进行敏感性分析.该方法将统计数据与经验公式、理论方法相结合,并利用蒙特卡罗方法处理模型中的不确定性,不仅能够有效估计消防系统的可靠性,还可对其他类似系统的可靠性进行分析,并通过敏感性分析为进一步减少估计的不确定性提出合理建议.     

基于虚拟样机的自卸汽车卸载作业侧翻分析

针对自卸汽车卸载作业时发生的侧翻问题,分析影响自卸汽车作业安全的因素.根据自卸汽车结构及其作业特点,建立自卸汽车整车虚拟样机模型.采用多体系统动力学分析软件(ADAMS),对自卸汽车在不同横向坡度卸载作业的安全性进行仿真分析,得到自卸汽车安全作业的举升角与路面横向坡度、装载重量间的关系.结果表明,一定载荷条件下,横向坡度越大,临界举升角越小; 横向坡度相同时,载重越大,临界举升角越小; 未正常卸载工况的临界举升角小于正常卸载工况的.本研究为减少或避免自卸汽车卸载作业时的侧翻事故提供了参考依据.     

重型自卸汽车车架横梁异常断裂原因分析

针对无副车架的重型自卸汽车在使用过程中出现的车架横梁异常断裂问题,建立了以板壳单元为基本单元的自卸汽车车架有限元分析模型,采用NASTRAN有限元分析软件对车架强度进行分析.有限元分析结果表明,车架横梁异常断裂现象是横梁连接部位应力值大于材料的屈服强度引起的,这与实车车架断裂结果吻合.根据实际工艺要求,改造车架结构,将连接第2根横梁和纵梁的L板厚度变大,并将平衡悬架推力杆支座由整体式支撑改为分体式支撑,从而使两处的最大应力值分别比原结构下降20.4%和51.7%.改进后车架断裂区的强度明显提高,这表明改造方法有效.     

航班起飞过程的风险识别与控制

飞机起飞阶段是事故多发阶段,为了进行风险识别与控制,设计了定性判别方法和定量计算仿真算法,并以具体飞机坠毁事故为例分析了安全裕度.分别计算了飞机冲出跑道的速度、距离和逃生时间.中断起飞的速度与时间,是火灾发生后的判断关键,也构成了飞机起飞事故的裕度.结果表明,中断起飞的安全裕度比坠毁的大,且关于中断起飞的规定有矛盾之处;用于逃生的90 s规则高于中断起飞的决断速度的限制规定.该分析方法为处理危急时刻的两难决策问题提供了理论指导.