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。     

铁路沿线可燃重气储罐最小隔离区域划分探讨*

为保护铁路线,以某化工厂距离高铁路线最近的丙烯球罐为例,提出丙烯球罐泄漏最小隔离区域划分方法以及2种保护高铁线路方案,利用重气扩散模型和定量风险评价（QRA）软件分别进行丙烯扩散模拟、爆炸模拟,并进行危险与可操作性分析（HAZOP）和保护层分析（LOPA）。结果表明:球罐发生泄漏及火灾爆炸等事故,会给附近铁路线带来严重破坏;丙烯泄漏或球罐因周围其他设备设施或可燃物质着火而温度升高时,保护措施不足;隧道的安全可靠性要高于仅设1道防爆墙,隧道长度需覆盖最小隔离区域的可及范围,在扩散区域内也需设立普通挡墙,在极度危险情况下,需要实施高铁停开等保护措施。     

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。     

铁磁流体对煤粒瓦斯解吸性能影响实验研究*

为探究铁磁流体对煤体瓦斯解吸性能的影响,采用水浴恒温吸附解吸系统,开展0.44,0.65,1.14 MPa 3组不同平衡压力下加铁磁流体前后的瓦斯解吸对比实验,根据Langmuir方程经验公式计算瓦斯极限解吸量和初始扩散系数,分析铁磁流体对煤体瓦斯解吸影响的机理。结果表明:在3组不同平衡压力下加入铁磁流体后瓦斯极限解吸量由2.5,10,20 mL/g降低为2.22,3.33,10 mL/g,降低11.2%,66.7%,50%;初始扩散系数由0.997 1,1.629 9,3.888 3 μm2·s降低为0.685 5,0.997 1,2.933 5 μm2·s,降低31.25%,38.82%,24.56%。在铁磁流体的作用下,煤体瓦斯解吸性能得到大幅降低。     

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。     

分段变速加载对含瓦斯突出煤力学特性影响试验研究

为探究采动应力变化对含瓦斯突出煤力学特性的影响,利用RLW-500G煤岩三轴蠕变-渗流试验系统,对新景矿含瓦斯突出煤进行了不同围压和瓦斯压力下的常规三轴和分段变速加载力学试验。结果表明:煤样在2种应力路径下的全应力应变曲线均可分为压密、线弹性、塑性变形、应力跌落和残余应力5个阶段;随着围压的升高或者瓦斯压力的降低,煤体在2种应力路径下的强度和弹性模量均增大;相较于常规三轴,煤体在分段变速加载路径下的强度普遍增大,峰值轴向应变、峰值环向应变绝对值和峰值体积应变绝对值也普遍增大,失稳破坏瞬间应力跌落和能量释放更加剧烈。Mohr-Coulomb强度准则仍然适用于分段变速加载条件下的含瓦斯突出煤,该研究对于认识煤与瓦斯突出的发生机制具有一定的指导意义。     

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。