火前锋附壁的模拟实验研究

设计了可变坡度燃烧实验台,利用气体燃烧器模拟沟槽地形火蔓延中的火前锋。以丙烷为燃料,主要开展了不同坡度和高宽比(挡板高度与燃烧器宽度之比)条件下的气体燃烧实验。结果表明,坡度是影响火焰附壁的关键因素,挡板的存在限制了侧向卷吸从而加快火焰倾斜甚至附着。上坡火前锋存在一个发生火焰部分附着的临界坡度,该临界坡度不随挡板高宽比的变化而改变,该文的临界坡度为10°~15°。随坡度继续升高,高于另一临界坡度时,火焰完全附着在实验台面上,形成薄片状结构,发生火焰完全附着。附着火焰表现出明显的脉动性,随坡度的增大而增强,挡板的存在明显加剧了火焰脉动,而高宽比的变化对火焰脉动特性无显著影响。     

磁性负载改良型纳米TiO2的制备及光催化反应器的研发

采用自蔓延燃烧法、溶胶-凝胶、粉末-溶胶和共沉淀相结合的方法制备出了具有磁性的改良型纳米TiO2光催化剂,并用X射线衍射、SEM扫描电镜等方法进行表征;同时制备了一种可回收磁性负载易分离纳米TiO2的光催化反应器,并通过对甲基橙的光降解分析,对其光催化性能进行了评价。实验结果表明,该光催化反应器对有机废水的处理效果较好,而且结构简单,建造方便,有着广泛的应用前景。     

夹层内PVC电缆燃烧特性分析

通过建立现代建筑夹层模型,研究铺设大量电缆可能引发的火灾效应,探索夹层内电缆火灾特性,找到电缆在夹层内的合理铺设方式,为制定科学合理的防火对策提供依据.本文主要讨论了不同因素对火焰蔓延速度、烟气温度和有害物质生成浓度的影响,并评价了有害物质的毒害作用.结果表明,夹层内铺设电缆的数量、铺设角度和距离夹层底层远近对电缆的燃烧特性有明显影响.1根电缆时火焰蔓延速度为3.17×10-3 m/s,两根时为3.96×10-3 m/s;1根电缆情况下,铺设角度由45°到垂直状态时,蔓延速度由4.01×10-3 m/s增加到26.09×10-3 m/s,产生烟气温度和烟气中有害成分浓度也随之增高;垂直条件下,烟气质量浓度在230 s时达到最高值12.50 g/m3,产物CO的质量浓度远远超出OSHA标准(1.88 g/m3).因此,电缆在夹层内垂直燃烧时发生火灾的危险性更大.     

城镇蔓延与滞留型城镇化人口

在以政府主导为特征的城镇化进程中,我国形成了有别于西方城市蔓延概念的城镇蔓延。在户籍制度以及经济发展水平的制约下,政府主导的城乡空间转化,将造成其中人口城乡身份识别的困难。本文通过构建一个人口聚集与城市空间增长的动态均衡模型来研究政府推动下的城镇空间扩张对人口的影响。研究发现,在城镇蔓延中除了造成城镇空间的扩张,还产生两类"半"城镇化人口:滞留型城镇化人口和未市民化的进入型城镇人口。与"离土离乡"的进入型城镇人口不同,滞留型城镇人口"不离土不离乡"却由于生存空间划分为城镇地区而成为城镇常住人口。利用人口普查数据对改革开放以来农业户籍人口在城镇地区的变动规模进行分解,发现因为城镇蔓延而产生的的滞留型城镇化人口规模超过进入型城镇化人口,成为农业户籍城镇化中最大群体,且该类人口主要集中在镇区。对这类人口的忽视,将对理解我国城镇进程及其作用产生偏差。而城镇蔓延造成的复杂人口结构需要社会重新考虑我国城镇化进程。而城镇化从空间管理向人口管理、率先解决滞留型城镇人口的城镇化问题以及严格控制小城镇土地城镇化现象,将推进我国城镇化健康发展。     

基于计算机图形技术的林火蔓延模型

目前用于模拟林火蔓延的模型主要是相邻单元模型和波传播模型,他们的优缺点具有明显的互补性.本文基于计算机图形技术,考虑已有模型的优点,设计了一个新的蔓延模型.本文介绍了新模型的设计方案与实现方法,以及影射变换,拓扑关系的解决方案.研究了它们的优缺点以及火线的失真等问题.通过理论分析和案例研究,新模型大大改进了林火蔓延的计算机模拟过程,因此本模型可不受地理环境和火行为复杂性的限制,提供林火发展的实时全景图象.     

武汉城市圈城市空间形态特征及其变化

以国家资源环境数据库数据为基础,采用分形维、形状指数和紧凑度等指标,结合GIS分析方法,分析了1990年和2000年武汉市城市圈城市空间形态特征及变化趋势。结果表明,武汉、黄石、荆州等老城市的空间形态分形维较高,形状指数大,城市空间形状的紧凑度较差;而潜江、随州、仙桃等城市分形维相对较低,形状指数较小,城市紧凑度较好。在总体变化趋势上,武汉城市圈城市空间形态不断扩展与蔓延,边界趋向于破碎,城市内部空隙逐渐增多,城市形态轮廓趋于复杂化,城市形状紧凑度逐年下降,城市建设用地效率降低。     

基于元胞自动机的城市地震次生火灾蔓延模型

根据模拟复杂系统的元胞自动机,并利用其组成,构建了城市地震次生火灾蔓延模型.通过相关参数的初步量化,模拟了某小区的火灾蔓延,得到了大面积阻火要素,如道路、公园等对阻止火势进一步蔓延的重要作用,及风对火蔓延的重要影响,又考虑了消防扑救对控制火势蔓延的影响,为城市规划和震后火灾扑救提供参考.     

多层建筑墙体保温材料火灾蔓延规律模拟研究

为探究保温材料对火灾蔓延的影响,采用FDS数值模拟软件,建立了附外墙保温材料无喷淋系统、无外墙保温材料无喷淋系统、附外墙保温材料有喷淋系统三种工况下4层职工宿舍火灾动力学模型,分析了温度、CO浓度、烟气层高、能见度四种指标对多层建筑火灾烟火蔓延规律的影响。结果表明：有无保温材料二者整体燃烧趋势大致相同,但保温材料的存在使得建筑火灾快速进入立式燃烧阶段,外墙燃烧温度及火势蔓延程度均增高。温度和能见度两种指标达到危险临界值的时间分别为33 s和36 s,远小于另两种指标。保温层一定程度上会加剧火势蔓延,但对烟气蔓延及能见度影响较小,研究结果为后续保温材料对火势蔓延的影响提供了理论参考。     

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。     

1kV配电电缆的电弧引燃过程研究

电弧引燃电缆是造成电缆火灾的重要因素,威胁电力设备的安全运行与电力可靠供应。为了探索配电电缆的电弧引燃机理,构建了电弧引燃1 kV配电电缆实验平台,结合火灾动力学仿真,初步研究了电弧引燃电缆过程中的点燃、火焰蔓延及温度场分布,进一步探索了电弧火源功率对电弧引燃电缆过程的影响。结果发现功率为300 W的电弧火源能够在10 s内引燃1 kV聚氯乙烯护套电力电缆,电缆引燃后最高温度达900℃。随着电弧火源功率增大,电弧引燃电缆时间显著减小,并进一步获得了引燃该电力电缆所需的临界电弧功率。运用FDS仿真电弧引燃电缆过程,实验与仿真结果基本一致：当电弧功率从21.93 W减小到7.15 W时,实验点火时间从19 s增加到57 s,仿真点火时间从15.3 s增加到55.9 s;当电弧功率低于7.15 W时,实验和仿真电缆均无法引燃。