活塞风影响下地铁火灾烟气运动规律的数值模拟研究

地铁车站及地铁列车为人流密集的公众聚集场所,一旦发生火灾事故伤亡损失往往非常惨重,因此深入开展地铁火灾安全的研究有助于地铁安全管理工作。在合理分析地铁站台和列车火灾荷载的基础上,采用数值模拟方法对活塞风情况下地铁区间隧道火灾问题进行了模拟计算和分析,研究了在活塞风影响下的烟气蔓延规律和温度分布情况,其结果有助于提高地铁车站的运营的安全管理和发生火灾后的疏散指挥能力。     

改善太仓城区水环境原型调水实验研究及模型建立

为达到改善太仓城区水环境的目的,于2004年4月21日进行了调水实验.调水历时14 h,期间向城区调水21.8万m3.通过对监测点采样,得到水量、水质实测数据.根据实验数据,建立了符合太仓河网的水量水质数学模型,分析了从长江引水对太仓城区水环境的改善程度.同时对不同引水方案情况下城区水环境改善效果,以及截污和清淤对水环境的影响做了分析.研究表明,引水只能短期改善水环境;要根治水环境,必须从源头抓起,进行截污.     

南黄海东部海域浮游生态系统要素季节变化的模拟研究

利用海洋生态系统动力学垂直一维物理-生物耦合模式模拟研究了南黄海东部海域浮游生态系统要素垂直分布的季节变化.物理亚模型为一维POM模式(Princeton Ocean Model),基于文献结果对垂直混合系数Kh和Km进行了调整;生态亚模型为ERSEM模式(European Regional Sea Ecosystem Model),主要考虑浮游植物、浮游动物、细菌、底栖碎屑和营养盐(氮、磷、硅)等状态变量.模拟结果表明,浮游植物出现一年双峰的态势和夏季次表层叶绿素最大值的现象,春、秋季水华期间,表层叶绿素峰值分别为3.25 mg/m3和0.71 mg/m3.浮游动物和细菌在春季水华后表层出现峰值,分别为143.6 mg C/m3和23.55 mg C/m3.硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐的垂直分布均在5-11月呈现表层浓度低、底层浓度高的分布.通过计算碳通量可以看出,在春、夏季,浮游植物对无机碳的摄取量分别为58.944 g C·m-2·quarter-1和68.276 g C·m-2·quarter-1,高于细菌对非生命有机碳的摄取.在冬季,细菌对非生命有机碳的摄取超过浮游植物对无机碳的摄取量.浮游动物在冬季主要摄食细菌,占71%;春、夏季主要摄食浮游植物,可达67.5%.浮游植物对碳的释放主要是以DOC的形式,约占90%.     

有风情况池火灾热辐射下的最小安全距离

防火间距是石油化工企业平面设计中的一个重要参数,开放环境下的火灾热辐射受大气稳定程度的影响.本文从计算流体力学角度出发,应用CFD(Computationsl Fluid Dynamics)软件Fluent,基于SCI爆炸火灾工程试验"Pool Fire A"的大气条件,对"有风情况下,直径为10 m的苯液池火灾"进行数值模拟,得出非绝热条件下,苯燃烧的峰温以及产物组分、池火灾对周围环境热辐射的空间分布.温度最高点在对称面y=0上,最高温度为1 478 K、火焰倾斜角度为32°(与竖直方向的夹角)、火焰高10.2 m.对于锰钢材料、内径为10 m苯储罐,2～3级风力情况下,相邻两储罐间最小安全距离在上风向为20 m,下风向为27 m.最后对模拟结果进行了分析.     

等效温度曲线的数值拟合

通风空调工程中,等效温度是衡量气候舒适程度的主要指标.传统的查图法求解等效温度不仅繁琐,而且不准确.本文以等效温度为基础,在等效温度图中取值,运用Matlab拟合数据,并进行坐标变换,求解出干球温度、湿球温度及风速之间的规律,推导出等效温度的数值求解方法.经实例计算和误差分析证明,此数值解法较为准确.     

空调压缩机冷媒爆炸反应特征分析

冷媒与空气的反应特征对空调压缩机安全性有重要影响.本文采用最小自由能原理,分别对两种冷媒R407C和R410A与空气的混合气体的爆炸反应参数进行了数值计算,得到了不同初始压力和不同冷媒含量条件下,混合气体爆炸反应温度和压力,分析了混合气体反应压力条件和爆炸极限范围.结果表明:初始压力低于0.2 MPa时,R407C-空气混合气体和R410A-空气混合气体均不会发生爆炸;初始压力超过0.3 MPa时,混合气体能够发生爆炸,爆炸反应温度和压力随着初始压力的升高而升高;R407C和R410A质量分数分别在34%、35%左右,混合气体反应温度和压力达到最大值.R407C和R410A易燃易爆特征相近;但爆炸范围都比氟利昂(R22)气体宽,即同样的条件下更容易发生爆炸.该计算结果能够为新型冷媒R407C和R410A的安全使用提供一定的依据.     

基于NLMSFD模式对风速分布规律的数值模拟——以山东威海风电场为例

针对风电场建设要求,论文利用非线性高分辨率数值模式NLMSFD尝试对山东荣成地区风资源进行评估。在试验区域内,分别选取两座测风塔不同高度上1年的月平均风速观测资料作为驱动值,利用模式对试验区的风速分布进行了模拟试验,获取了试验区100 m×100 m分辨率条件下风速一年四季的空间分布信息,并将模拟值与实测值对比,分析了模式在试验区地形及粗糙度条件下的模拟精度,评价了NLMSFD模式的可适用性。结果表明,模式的模拟结果基本能反映出月平均风速的时空变化规律,但两塔位置处模拟值与观测值的相对误差随高度和季节变化有所不同。从季节上看,模式的模拟结果在冬季较好,夏季误差稍大,春、秋次之;从高度上看,除10 m高度外,其它高度层的相对误差大多在10%以内。利用不同位置的观测资料驱动模式,模拟结果的精度也受影响。如利用远离海岸边的观测资料驱动模式要比近海观测资料驱动模式所得的模拟结果好;同时对于近海的测风塔,采用距地面位置较高的观测资料作为驱动值要比采用10 m高度的资料驱动模式的模拟精度好。这些结果说明NLMSFD模式在精细化风资源评估及风电场选址中具有一定的参考应用价值。     

特长公路隧道火灾烟气沉降特性对人员疏散影响的研究*

为研究特长公路隧道火灾烟气沉降对人员疏散安全的影响,通过数值模拟方法,对0,1.0,1.5 m/s和临界风速值4种不同纵向通风风速下隧道火灾烟气沉降特征进行研究,并分析不同风速下烟气沉降对人员疏散的影响。研究结果表明:在无纵向风时,烟气沉降现象较为明显,烟气下沉造成的不均匀烟气温度、能见度分布,提前终止人员疏散的进行;随着纵向风速的增加,沉降现象仍存在,但沉降点后移,对人员疏散的影响减小;在1.5 m/s的纵向通风条件下,火源下游500 m范围内烟气基本不发生沉降且能维持分层,此时几乎不影响火灾下游人员疏散。在实际应用中,火灾初期可先以1.5 m/s的分层风速值进行通风,待下游人员疏散后,再施加临界风速加快烟气排出。研究结果可为特长公路隧道火灾防治和疏散救援提供参考。     

Machine learning based quantitative consequence prediction models for toxic dispersion casualty

Incidental release of toxic chemicals can pose extreme danger to life in the vicinity. Therefore, it is crucial for emergency responders, plant operators, and safety professionals to have a fast and accurate prediction to evaluate possible toxic dispersion life-threatening consequences. In this work, a toxic chemical dispersion casualty database that contains 450 leak scenarios of 18 toxic chemicals is constructed to develop a machine learning based quantitative property-consequence relationship (QPCR) model to estimate the affected area caused by toxic chemical release within a certain death rate. The results show that the developed QPCR model can predict the toxic dispersion casualty range with root mean square error of maximum distance, minimum distance, and maximum width less than 0.2, 0.4, and 0.3, which indicates that the constructed model has satisfying accuracy in predicting toxic dispersion ranges under different lethal consequences. The model can be further expanded to accommodate more toxic chemicals and leaking scenarios.     

CFD-based assessment and visualization of the failure consequences of LPG tankers

This paper presents a simulation analysis of the explosions following an LPG leak and visualizes the consequences of the accident to reduce the consequences of the LPG leak explosion. Firstly, this paper proposes a CFD numerical simulation-based method for visualizing the consequences of LPG tanker failure. The method combines satellite maps and CFD numerical simulation data to visualize the consequences of LPG leaks and explosions, taking into account the influence of obstacles on the danger range of leaks and explosions; Secondly, this paper applies the method to a liquefied petroleum gas accident that occurred in the Wenling section of the Shenhai Expressway and performs CFD numerical simulation on the accident process and visualizes the consequences of the accident. Therefore, this method can provide a theoretical reference for the prior prevention of LPG accidents and the analysis of the consequences of accidents, as well as certain practical guidance instructive.