初始土体含水率对泥石流方量影响的数值模拟

泥石流的启动机理是国内外地质灾害研究领域的热点和难点问题,但是目前针对初始土体含水率对泥石流启动方量影响的研究较少,无法对泥石流的风险评价提供有效支撑。以新疆维吾尔自治区苏约克河流域内典型的泥石流沟——乔库而泥石流为研究对象,利用PFC^2D软件对该泥石流分别处于最小泥石流冲出量和物源区土体全部失稳启动两种工况下土体的含水率特征进行数值模拟研究。结果表明：(1)乔库而泥石流达到最小冲出量(10.1万方)时,物源区土体的含水率为31%～33%,即土体快达到饱和状态(土体饱和含水率为35%),此时物源区土体的黏聚力为19.2 kPa、内摩擦角为21.5°;(2)乔库而泥石流物源区土体全部失稳启动时,物源区土体的含水率超过了其饱和含水率,此时物源区土体的内摩擦角和黏聚力分别为9°和12 kPa;(3)乔库而泥石流物源区土体在降雨作用下仅能失稳,如果没有其他因素导致土体运移过程中剪切强度降低,将很难形成远程运动的泥石流,因此有必要对其运移机理做进一步研究。     

黏性泥石流对山区油气管道的冲击动力响应研究∗

近年来,随着人类活动引起的地质灾害和极端天气现象频发,因泥石流引发的管道失效事故及次生灾害不断发生。为掌握黏性泥石流冲击山区油气管道的动力响应规律,建立了基于有限单元法与光滑粒子流体动力学(FEM‐SPH)的山区泥石流与管道的多物理场耦合模型。通过把黏性泥石流浆体简化为非牛顿流体——宾汉流体,研究X70钢管在泥石流作用下冲击响应过程,得到了管道不同位置的位移及应力时程特征,结果表明:①将泥石流浆体简化为宾汉流体,并离散为SPH颗粒不仅可真实展示泥石流的行进过程,也能清晰地反映泥石流对管道的动力响应规律。②通过建立多物理场耦合模型来模拟黏性泥石流冲击过程,发现泥浆附带的块石将会受到浆体阻力影响,运动加速度将受到限制。③泥石流对管道产生的破坏力主要来自泥石流“龙头”产生的瞬时冲击力和块石造成的局部撞击力;在泥浆作用下,所产生的应力主要分布于管道迎冲面中心截面处和管道背冲面与山体交界处,石块作用力主要集中在撞击部位,对管道背撞面影响较小;泥石流对管道产生的冲击位移整体呈现“马鞍状”的对称分布。研究所采用的非牛顿流体模型为泥石流对建(构)筑物的冲击模拟提供了新途径,相关研究结论可为泥石流段管道的灾害防控提供理论参考。     

受限空间烟气运动的盐水模拟原理

考虑烟气的浮力作用，合理地选取流场的特征参数，将烟气运动和盐水运动的基本方程无量纲化，分析两者之间的相似性，得到４个定性相似准则，其中Ｒｅ数是最主要的相似准则．并举例说明缩尺的盐水模拟实验可以满足相似准则。     

中国工业园区生态化发展决策优化方法研究

工业是当前中国经济绿色转型升级的关键行业,而工业园区作为工业集聚化发展的主要载体,工业园区生态化发展是解决资源环境问题、实现经济可持续发展的有效途径。本文关注工业园区生态化发展的中长期发展战略和具体方案,致力于通过仿真模拟的方法提出工业园区生态化发展的方向和优化路径,实现研究方法的创新。研究以3E系统(经济—环境—能源)为基础,综合分析工业园区经济发展与能源环境之间的耦合关系,并结合动态投入产出模型和系统动力学模型构建生态化发展决策模型,通过最优化动态模拟方法开展趋势预测和路径研究。通过辛集工业园区的实证和案例研究,对其生态化发展路径进行深入研究,验证了研究方法的科学性和可靠性,能够为工业园区生态化发展提供实践指导。本文为工业园区生态化发展规划提供新的研究方法,为制定合理有效的工业园区综合战略和实施路径提供科学依据。     

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。     

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.     

科学编制应急预案演练方案

演练方案是演练策划人员依据预案和假设的事故场景编制的＂演习剧本＂,目的是为了检验和锻炼提高应急人员应对生产安全事故的现场处置能力,并通过潜在的事故场景模拟事故在发生或发展阶段出现的景象,以贴近实战的方式对生产安全事故预案进行演练。     

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。     

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。     

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。