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。     

侧向风速作用下聚氨酯泡沫双火源火蔓延研究

为探究环境风作用下逆向双点火源聚氨酯泡沫火蔓延及融合行为,开展多组对照实验并从材料传热机理角度分析侧向风速对火蔓延行为中火羽流形态、质量损失和辐射热流场等特征参数的影响。结果表明:风速与上述参数之间存在非线性关系。环境风效应使火焰被拉长且敷贴于预热区表面,增大预热区面积和热反馈;侧向风速的增加对FPU板材质量损失的影响逐渐弱化,且板材的熔滴率与风速呈正相关;无论侧向风是否存在,两侧逆向火焰融合后均达到整个蔓延过程中的峰值温度;风速的存在限制了火焰温度与辐射热通量峰值,也缩短了温度和辐射峰值出现的时间。     

提高GPS定位精度的群调度滤波算法*

为解决现行安全生产科技领域中全球定位系统（GPS）/惯性导航系统（INS）融合系统容易产生较大时变误差的关键问题,满足GPS定位信号的精度和信号数据处理时间的要求,提出1种群调度滤波算法,通过实验仿真,分别与模糊算法、机器学习算法及卡尔曼滤波网络算法进行比较研究。结果表明:群调度滤波算法兼顾了定位精度与数据处理时间,具有较大优势,可在航空安全、船舶安全、应急监测、灾后抢险等安全科技领域广泛应用。     

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。     

基于疲劳累积破坏机制的储罐结构动力可靠度分析

针对随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性问题,以300 m3的中小型立式低温储罐为研究对象,利用AR模型进行数值模拟得到风载荷的脉动风速时程与脉动功率谱密度函数。采用ANSYS建立储罐三维有限元模型,并对储罐进行动力学分析,计算出储罐结构的随机响应,进而求出随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性所需全部数字特征,最后利用疲劳累积损伤机制计算得到储罐的动力可靠度。结果表明:假设结构强度不随时间退化,前5 a动力可靠度基本保持不变,随着使用年限的延长,动力可靠度下降速度明显增大。研究方法可为储罐的动力可靠性及寿命预测提供一定的理论依据。     

屏蔽服冷却系统对人体表面温度影响的研究*

为科学有效地论证多种方式组合的冷却屏蔽服在不同环境条件下对人体表面温度控制的效果,需要对冷却系统及人体敏感部位发热量进行客观评估。通过对5名健康男性的高温测试,探究人体在不同环境温度下体表温度的变化,得出胸部、背部及额头为热量最高部位,并构建以“人体-降温屏蔽服-外界环境”为主体的冷却系统数值模型,对不同环境中的屏蔽服冷却效果展开研究,分析穿戴冷却屏蔽服时人体躯干部分的温度分布及影响。结果表明:在屏蔽服中靠近胸部、背部部位引入相变材料和风扇,均可帮助人体降低体温,提高舒适度。     

环境风作用下弧形立面机场航站楼自然排烟效果的数值模拟研究

机场航站楼公共区域多采用自然排烟方式,而环境风和排烟窗控制模式会影响排烟效果,尤其在弧形立面航站楼中影响效果显著。以某弧形立面航站楼为研究对象,选取候机指廊弧形区域的自然排烟窗分3段控制启闭,进而确定6种控制模式,采用 FDS火灾动力学模拟软件研究了不同模式下的排烟效果,获得了环境风和发烟量对危险到达时间的影响规律, 提出了排烟窗控制模式流程。结果表明:对于弧形立面航站楼而言,排烟窗分段控制模式下的排烟效果优于不分段控制模式,可以有效降低环境风对自然排烟的影响。当环境风速超过10 m/s时,须关闭迎风向排烟窗,避免烟气倒灌。在法向环境风作用的不利条件下,当发烟量在0. 05~0. 20之间时,危险到达时间的最大值tmax与发烟量x满足一次函数关系式:tmax=-3018x+1030.5。     

江苏沿海风能资源禀赋与开发利用研究

江苏沿海地区拥有丰富的风能资源,开发前景十分广阔,尤其是中部、南部地区拥有广阔的沿海滩涂和辐射沙洲,建设沿海风电场的条件优越,是打造江苏"海上三峡"新能源基地的希望所在。阐述了江苏沿海风能资源开发的重要意义,分析了沿海风能资源的禀赋与时空分布特点,指出江苏沿海岸区风能资源丰富,且沿海滩涂宽广,是建立大型风力发电场的理想之地,在此基础上提出发展江苏沿海绿色能源基地的构想。     

Stand-alone wind power system with battery/supercapacitor hybrid energy storage

This paper presents a stand-alone wind power system with battery/supercapacitor hybrid energy storage. A stand-alone wind power system mainly consists of a wind turbine, a permanent magnet synchronous generator, hybrid energy storage devices based on a vanadium redox flow battery and a supercapacitor, an AC/DC converter, two bidirectional DC/DC converters, a DC/AC converter and a variable load. Several control strategies for the stand-alone wind power system are involved such as a maximum power point tracking (MPPT) control, a vanadium redox flow battery charge/discharge control and a supercapacitor charge/discharge control. The proposed MPPT control combines a sliding mode control with an extreme search control to capture maximum wind energy. This strategy avoids the necessity of measuring wind velocity, obtaining models or parameters of the wind turbine and calculating the differentials of the power generated from the wind power system and from the speed of the generator. The battery charge/discharge control maintains a constant DC bus voltage. When the battery charging/discharging current reaches the setting threshold, the charge/discharge control of the supercapacitor is triggered to limit the charging/discharging current of the battery. The simulation results show that the proposed method can rapidly respond to variations in wind velocity and load power.     

基于数值模拟的台风危险性分析综述(Ⅱ)——随机抽样模拟与极值风速预测

台风危险性分析是台风损失估计及防灾减灾的基础。对基于数值模拟的台风危险性分析所采用的随机台风概率模型、随机抽样模拟方法和极值风速预测进行了回顾与评述,包括台风关键参数概率模型及其相关性、台风路径模型、台风登陆衰减和海陆风速转换模型以及台风极值风速概率模型,并针对我国东南沿海地区台风危险性分析数值模拟采用的相关模型给出了相关建议。