充填采矿法和崩落采矿法对地表影响的计算机数值模拟分析

基于OpenSees计算平台,运用孔隙介质固液耦合的三维有限单元法,对某矿山西区的采矿行为进行了数值模拟,从不同部位全方位、全面地对比分析、评价了采用两种采矿方法引起的地表沉降问题。     

聚醚生产装置危险性分析

从物料分子结构与火灾爆炸性质、化学反应机理、热化学、工艺生产过程等学科逐层次对聚醚生产装置危险有害因素进行了定性分析;采用挪威DNV公司FHAST软件对环氧乙烷等泄漏事故后果进行了模拟;提出了聚醚生产装置安全对策建议措施。     

工厂三维建模及其事故模拟

利用Microstation软件对某化工厂区进行三维建模,在考虑实际外界风向、风速,不同点火源位置等重要影响因素的条件下,运用计算流体动力学(CFD)软件FLACS,研究了有毒、易燃易爆的氯乙烯液化气体储罐安全阀气体泄漏和储罐底部物料管线液态氯乙烯的泄漏、蒸发、扩散和爆炸作用等过程,计算结果可以给出氯乙烯火灾、爆炸或扩散中毒等事故后果的影响范围和相关精确物理量。模拟结果表明,对于常温下的氯乙烯液化气体球罐,球罐安全阀泄漏后罐区及周边不会有燃烧或爆炸危险;而物料管线在特定的液相泄漏情景下,蒸发扩散的氯乙烯气云则有可能发生气云爆炸;但在弱约束条件下,爆炸冲击波作用比较微弱。该研究方法及其结果可以为石油化工企业选址、设计布局、安全规划、风险分析、应急救援及事故调查等提供更加准确的依据。     

强风中高速列车安全性研究

选用某国产动车1∶1模型,对高速列车在不同的侧风速度和风向角作用下运行进行模拟计算,得到列车所受气动力变化情况,研究气动力随风向角的变化机理。模拟结果表明,该车型在不同强度和不同风向角侧风作用下,侧向力、升力和倾覆力矩均随着侧风作用的增强而显著增大,在强侧风作用下,头车所受侧向力及倾覆力矩最大,较易发生倾覆事故;而尾车所受侧向力及倾覆力矩最小,相对安全。随风速和风向角的增大,受电弓和转向架对倾覆力矩的贡献均增大,在模拟时不可忽略;在风向角大于5°小于90°的范围内,列车各个部位的气动力与风向角呈3次方关系递增。     

埋地油罐事故伤害范围模拟评价

分析埋地油罐可能发生的火灾爆炸事故,建立事故模拟模型,模拟爆炸物质完全燃烧的质量依据化学计量浓度确定,事故伤害范围的计算用G.M莱克霍夫在砂质土壤中爆炸的冲击波计算方法。对50 m3埋地油罐模拟,油蒸气形成爆炸性混合气体爆炸伤害范围较大,安全范围与《汽车加油加气站设计与施工规范》中相关规定相符合。模拟方法用于埋地储罐的定量安全评价,为罐区选址、建设、安全距离确定及安全预案制定提供参考。     

纵向通风隧道内火灾温度场分布规律研究

以狮子洋水下特长隧道为工程背景,利用CFD数值模拟软件FDS 4.01,建立隧道实体物理模型,进行火灾数值模拟分析。研究了列车火灾热释放功率为15 MW、不同坡度、不同纵向通风风速下,该类隧道内拱顶附近和2 m高处温度场的纵向分布规律,以及各工况下拱顶的最高温度,并分析其对隧道结构防火和人员疏散救援的影响。结果表明:随隧道坡度的增大,在同一通风速率下的烟气回流长度逐渐减小,但随着风速的加大,坡度对烟气回流的影响逐渐减弱;随着通风风速的增大,火区附近的温度下降,而沿程温度上升,纵向通风速率越大,拱顶温度越低。     

长走廊内烟气组合控制的数值模拟与试验研究

为研究适用于高层建筑火灾中烟气控制的组合控制模型,提出通过设置防烟缓冲区来改善传统前室正压送风系统,并且与其他烟气控制方式相结合建立组合模型。设计并实施狭长走廊建筑的火灾烟气全尺寸风洞试验;在试验基础上,采用Fire Dynamic Simulation(FDS)软件模拟该风洞在相同试验条件下的火灾现象,对模拟结果和全尺寸试验的数据进行比较分析,发现2者规律吻合,且平均温度误差率为4.08%,验证所建模型的合理性。研究结果还表明在与防烟缓冲区组合中,30 m内走廊段只需设置一个排烟口,且排烟口位置以靠近火源为宜,其排烟效率为72.1%;此外还需要在排烟口后增设挡烟垂壁,来加强排烟效果,从而达到组合模型的最佳烟气控制效果。     

3m直径煤油池火灾火焰特性的数值研究

为了预测油池火灾的火焰特性,采用CFD模拟技术开展静风状态下3 m直径煤油液池的火灾场景模拟,探讨火焰温度、火焰羽流速度、辐射热通量、燃烧产物质量分数等油池火焰特性参数随高度的变化关系;并结合火焰形态分布,提出一种4区域模型,即将湍流扩散火焰划分为油气混合燃烧区、燃烧火焰区、烟尘区和热烟气区来分析燃烧气流在不同高度的实际物理化学特性。此外,通过经验公式和CFD模拟2种方法分别计算出3 m直径煤油池火灾的火焰高度、火焰表面的辐射通量及热辐射破坏半径,并对计算结果进行比较分析,结果表明:2种方法可互相补充完善,有助于池火灾的热辐射危害性评估。     

一端封闭隧道施工中火灾烟气流动的数值模拟分析

火灾条件下影响安全疏散的因素包括隧道中烟气流动性及其温度随时空的分布.针对一端封闭的隧道火灾情形,采用临界温度与临界视距判据,对一端封闭的长300 m掘进中的隧道进行了数值模拟,获得了温度与烟气浓度分布随时空的变化规律,发现其温升速率沿隧道纵向按指数规律衰减,而且临界温度与临界视距交错出现.     

计算流体动力学在隧道安全中的应用

总结分析了近年国内外重大隧道火灾事故,简述了隧道火灾的特点、危害性及其烟气控制方法,回顾了国内外对隧道火灾的研究现状。着重介绍了计算流体动力学(CFD)在隧道通风安全中的应用。同时总结了国内外在研究隧道火灾方面应用CFD模拟所作的一些基本工作,并描述近来在隧道安全工程的一些典型应用。