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。     

读者问答

选择混合型硬盘录像机,要考虑哪些问题?Q什么是混合型硬盘录像机(HVR),它与我们通常所说的数字硬盘录像机(DVR)和网络视频录像机(NVR)有什么不同?A数字硬盘录像机(DVR)记录来自模拟摄像机的图像,网络视频录像机(NVR)则记录来自IP摄像机的图像。混合型硬盘录像机(HVR)则同时支持IP摄像机与模拟摄像机。它们都在硬盘上记录数据。     

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。     

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。     

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。     

模拟酸雨对泉州市大气降尘重金属浸出特性的研究

针对福建泉州地区受污染的大气降尘样品,采用模拟酸雨浸泡的试验方法,研究不同酸度模拟酸雨(pH分别为2.5,3.5,4.5和5.6)对大气降尘样品中重金属元素浸出性质的影响。研究结果表明,Cu、Pb、Ni、Zn、Mn、Cr、V、Co、Cd均有不同程度的浸出,随着模拟酸雨pH值的升高重金属浸出率逐渐减小,pH在2.5到3.5范围内浸出率变化最大,Cd、Cu、Pb、Zn、Cr的释放量明显高于其他元素。pH是影响9种重金属元素浸出率大小的主要影响因素,降尘样品本身的酸碱度对其浸出率也有一定的影响。通过实验也让人们了解了大气降尘中重金属的潜在危害。     

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。     

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。     

异形除尘滤芯对撞脉冲喷吹清灰性能研究

为改善除尘滤芯脉冲喷吹清灰不良的问题,以异形滤芯为研究对象,考察了滤芯形状、喷吹角度和喷吹压差组合条件下的脉冲喷吹性能,构建脉冲喷吹的数值模型,运用Ansys Fluent软件对滤芯内部流场进行模拟及分析。结果表明：倒梯形和收缩形滤芯内对撞区的静压较大,梯形和鼓胀形滤芯内静压区较小;喷吹角度从-45°增加到45°,直筒形和收缩形滤芯的喷吹压力和喷吹性能整体表现为先增后降的趋势,最佳喷吹角度为30°;增大喷吹压差PR有助于提高滤芯的喷吹性能,并且压差对于收缩形滤芯喷吹性能的提升要强于直筒形滤芯。总体上,除尘滤芯的收缩形结构有利于提高对撞脉喷清灰性能。     

低真空隧道列车车厢内部火灾乘客疏散方案

为探究真空管道运输系统内列车火灾的人员疏散问题及烟气蔓延规律,运用火灾模拟软件(FDS)及人员仿真疏散软件Pathfinder,以低真空隧道内由5节车厢构成的高速列车车厢火灾时乘客疏散为研究对象,综合比较10种疏散方案中疏散时间、烟气蔓延程度及CO体积分数,得到乘客最佳疏散方案,并设计救援车对接高速列车车门的辅助疏散方式。结果表明：当着火车厢的乘客疏散至相邻车厢时,乘客的最佳疏散方式为靠近门口的2排乘客与靠近火源的1排乘客同时离开,随后按照与火源的距离由近到远逐排撤离。若采用救援车辅助疏散,当火灾发生在车厢1、车厢2或车厢3时,救援车到达后完成全车乘客疏散的总用时分别为533、586和376 s;车厢1发生火灾时,门1的利用时间为200 s;车厢2发生火灾时,门1的利用时间为145 s;当车厢3发生火灾时,2个门的利用率较为均衡。因此,在实际疏散时,可以采用语音播报的形式引导乘客充分利用好2个车门,以节约疏散时间。