大空间火灾烟气流动的动态显示研究

讨论了火灾烟气流动过程的计算机动态模拟方法。利用Ｄｅｌｐｈｉ可视化编程工具,建立了一个融区域模拟计算和计算机动态显示于一体的火灾发展的模拟软件,并以中国科技大学的大空间建筑火灾实验厅为对象,对典型火灾羽流及烟气层的发展过程进行了动态显示。     

基于GA-ELM的冲击地压危险性预测研究

为提高冲击地压预测的效率和准确率,在分析冲击地压影响因素的基础上,提出了一种将遗传算法(GA)与极限学习机(ELM)相结合的冲击地压预测的新方法。为了避免ELM受输入权值矩阵和隐含层偏差随机性的影响,算法采用GA对ELM的输入权值矩阵和隐含层偏差进行优化,建立GA-ELM冲击地压预测模型。利用某矿冲击地压统计数据对该模型进行了实例分析,将ELM、SVM和BP算法预测结果与该模型进行了对比分析。结果表明:GA-ELM模型具有较高的预测精度,可以相对准确、有效地对冲击地压发生的可能性进行预测。     

基于结构重要度的地铁人员疏散瓶颈识别方法

为了提出一种新的量化人员疏散瓶颈的识别方法。以某地铁站为例,运用EVACNET4模型软件,模拟该地铁站发生火灾等事故时,人群的疏散情况,采用网络结构效益与结构重要度结合的方法查找疏散过程中的瓶颈所在,通过计算疏散瓶颈的结构重要度,将各瓶颈按其对车站安全疏散的影响程度排序,找出瓶颈制约点。结果表明:地铁站内的自动扶梯的开闭状态对疏散时间的影响很大,在发生火灾等特殊事件时应将自动扶梯停止运行,当作楼梯使用。同时,闸机的开闭状态也会影响疏散时间,但只要保障疏散过程中闸机可用,人员均能在规定的时间内完成疏散。通过对比分析门扉式闸机和三杆门式闸机的优劣,在建设地铁时,主要应以门扉式闸机为检票通道。     

CRH_1型动车组一等座车厢火源热释放速率研究

为了得到不同通风条件和旅客行李条件下CRH1动车组一等座车厢的火源热释放速率的合理取值范围,以CRH1型动车组一等座车厢为研究对象,以锥形量热仪和大型量热仪测定的高速客车车体内材料和行李的燃烧性能为输入参数,运用FDS软件模拟6种火灾场景下车厢的火源热释放速率随时间的变化规律,分析了通风条件、火灾荷载密度、可燃物间距和行李重量对车厢火源热释放速率的影响。研究结果表明:在不考虑旅客行李时,各种通风条件下车厢最大火灾热释放速率在1.86-4.34MW之间;在车门与车窗开启条件下,与不考虑旅客行李的情况比较,人均携带10、20kg行李时,火源热释放速率分别增加了12.84、15.38MW,增加的幅度分别为570%和684%。     

基于OpenFOAM的综合管廊舱内燃气泄漏扩散数值模拟

为实现综合管廊燃气泄漏扩散的精确高效模拟分析,进而为综合管廊燃气泄漏事故的安全防控提供技术支撑,利用OpenFOAM对城市地下综合管廊舱内燃气泄漏扩散进行数值建模计算,研究分析通风受限空间内的燃气泄漏扩散规律,并结合对应急响应时间的分析验证了通风策略的有效性。研究结果表明:气体射流作用与浮升力作用是影响综合管廊燃气泄漏扩散浓度分布的重要因素,采取合理的通风措施可有效加速燃气的流动与扩散,缩短燃气泄漏报警响应时间,有利于燃气泄漏事故应急决策与应急救援的快速实施。     

缝洞型管道瓦斯爆炸特性数值模拟研究

为探究采空区遗煤、松散破碎岩块对瓦斯爆炸的影响,建立缝洞型管道模型,采用数值模拟与理论分析结合方法研究采空区内缝洞型管道内瓦斯爆炸的传播规律及管道长径比对瓦斯爆炸过程中速度与冲击波的影响。研究结果表明:在缝洞型结构内,随着火焰沿管道向前传播,各监测点速度逐渐变大、压力先增加后降低,而压力上升速率则表现出不规则的变化;缝洞结构加剧了火焰燃烧的剧烈程度,提高了管道内各监测点的温度峰值;在缝洞型管道内随长径比r增加,各监测点最大压力峰值以及速度大小依次降低。     

基于事故逆向再现的车辆追尾事故仿真分析研究

为认定车辆碰撞事故的性质及责任,动态还原事故发生过程。提出1种逆向事故分析再现方法,经过坐标系旋转后构建确定方程组的车辆碰撞瞬间解析计算模型,并经过实车碰撞实验数据验证其计算精度与三维再现的准确性。利用Crashview软件对1起车辆追尾事故进行仿真分析,解析计算得出车辆碰撞瞬间车速和碰撞前行驶车速,实现事故二维过程重构和三维模拟再现。结果表明:计算分析车速与VDR记录车速误差在5%以内,模拟再现轨迹与事故现场实测痕迹基本吻合,所构建的方法可有效用于车辆追尾碰撞事故辅助分析鉴定,为事故过程分析提供理论依据。     

基于人工神经网络的气体泄爆最大超压预测研究

为解决传统经验公式在预测气体泄爆中最大超压出现时的较大偏差或过于保守的问题,提出使用人工神经网络预测气体泄爆最大超压。基于124组实验数据,采用BP与RBF神经网络,通过优化算法计算与迭代循环对泄爆样本中的影响因素进行降维与选择,并确定2类神经网络本身在学习与计算气体泄爆样本时的相关参数。结果表明:PCA（主成分分析法）在当前样本条件下的降维效果较差,而通过迭代对比确认气体泄爆样本中的5类特征全部保留时神经网络的训练模拟效果最好;通过对124组实验数据进行随机挑选训练集与测试集的训练模拟结果发现,神经网络对气体泄爆中最大超压的预测效果较好;通过对比Molkov提出的和经Fakandu等改进的NFPA 68经验公式以及2类神经网络的预测结果表明,神经网络相比于传统气体泄爆经验公式具有明显优势。     

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。     

隧道竖井外流场模拟及风塔外型结构优化研究

为提高长大隧道施工及运营通风过程中竖井通风效率,实现隧道节能通风。依托实际隧道工程,基于Fluent软件,选用RNG k-ε湍流模型,对无竖井风塔、圆柱风塔、矩形风塔和凸台状风塔4种结构、不同环境风速工况下的流场进行数值模拟,并对模拟结果进行交叉比对分析,提出最优化的竖井风塔结构形式。研究结果表明:采用风塔结构竖井出流量要远大于无风塔结构竖井出流量;对于不同竖井风塔外型结构,竖井出流量与环境风速关系呈多项式函数;当倾斜角为45°、圆心角为90°时,凸台结构对应竖井出流量最大,且受环境风影响波动较小,通风稳定性较好。建议竖井出口结构选用矩形或凸台状,实现对环境风的高效利用,提高竖井通风效率。