圆柱亚临界-临界-超临界流动特性的大涡亚格子模型比较研究

为获取圆柱在亚临界、临界和超临界区内的气动特征,基于大涡模拟并分别采用Smagorinsky亚格子尺度模型和动力亚格子尺度模型计算了Re=4.1×10~4~8.2×10~5内的绕流场.将获得的圆柱定常与非定常气动特性与相关文献进行了对比.研究表明,两种亚格子模型均能给出圆柱升力系数平均值、RMS值和涡脱St数的合理估计,能预测阻力系数的下降.但两种亚格子模型均无法准确预测临界区阻力系数的快速下降、不同Re数下压力系数平均和RMS值在圆柱表面的分布.在临界和超临界区,Smagorinsky亚格子尺度模型可能高估了亚格子湍流粘性;相反,动态亚格子模型可能在流场部分区域明显低估了亚格子湍流粘性.     

基于神经网络模型的大空间火灾烟气层降实时仿真

以大空间建筑为研究对象,使用基于火灾动力学的大涡模拟计算了不同排烟风机启动时间、排烟流量、补风口高度、补风口面积和对称性条件下的烟气层降过程,以数值模拟数据为样本建立了大空间烟气层高度的BP神经网络计算模型,提出了快速预测火灾烟气层高度的工程计算方法.采用VC++.NET平台调用Matlab引擎的方式实现与神经网络模型的数据交互,并以模型计算结果数据控制Vega Prime中粒子系统表现的烟气层高度,实现了虚拟现实环境下大空间火灾烟气层降的实时仿真.     

湍流模型影响狭长空间内火灾烟气运动的数值研究

为准确地预测狭长空间内火灾引起的烟气运动,本文研究了不同湍流模型的影响.针对某一巷道内的火灾烟气运动,分别采用考虑浮力修正的双方程湍流模型和大涡模拟方法展开计算.计算结果表明大涡模拟方法的预测值与测量值吻合较好,普通的双方程湍流模型虽然进行了浮升力的修正,但计算结果与实验值仍然存在着一定的差距.     

巷道热流蔓延及阻滞的分块耦合LBM仿真

为了掌握地下矿火灾发生后遇到易燃物蔓延、障碍物阻滞的规律,提出用分块耦合格子Boltzmann方法(LBM)进行巷道热流蔓延与阻滞的仿真方法.该方法使用分块耦合算法将巷道分为若干相对规则的块,并应用速度-温度双分布LBM对巷道热流蔓延及阻滞过程进行仿真.仿真时,在巷道随机设置多处易燃物,当热流流经巷道时采用热流蔓延模型使得易燃物在一定条件下被引燃,产生热流与原有热流共同传播;在巷道随机设置障碍物,采用热流阻滞模型分析热流遇到障碍物后其方向和温度变化状况.仿真结果表明,该仿真方法可得到关于热流流动速度、热流温度和压力的详细数据,获得关于巷道热流流态的直观信息,从而为制定有效的规避热流的方案提供依据.     

直方槽道中重力对颗粒相二次流的影响

采用Eulerian／Lagrangian方法模拟直方槽道中气粒两相流动过程。气相采用大涡模拟方法,直接求解大尺度涡运动,小尺度涡采用标准的Smagorinsky亚格子模式模拟,壁面采用幂次率应力模型代替无滑移边界条件。颗粒相采用轨道模型求解。大涡模拟预报的气相平均速度与DNS结果相吻合。结果表明,在直方槽道流向截面,气相存在二次流现象。受气相二次流的作用,颗粒相也存在类似于气相的二次流现象,并考察了重力对颗粒相二次流的影响。     

建筑物表面压力分布预测仿真研究

研究高层建筑物表面压力分布的准确预测问题。针对工程的实际应用,由于建筑物与风之间的相互作用加在建筑物上,使建立压力分布的准确预测模型较为困难。为得到准确预测建筑物表面压力分布的模型,采用风场给定的大气边界层入口条件,使用不同湍流模型和粗化网格,对立方体建筑物表面压力分布进行计算。分析发现,与测试结果相比雷诺平均和分离涡模型在立方体建筑物表面压力系数计算偏差较大,而大涡仿真计算结果吻合度较好。仿真结果表明,给定合适边界条件和计算方法,使用粗化网格的大涡模拟计算能够得到准确的压力系数计算结果,可以为更加复杂的工程实际计算提供参考和应用依据。     

基于趋势特征向量的火灾烟气流动与温度分布预测

火灾发生时烟气流动与温度分布预测是建筑和消防领域中的热门技术.针对现有的火灾烟气流动与温度分布预测工作烦琐、预测准确度低的现状,提出基于趋势特征向量的火灾烟气流动与温度分布预测模型,用深度学习方法进行相关数据的训练与预测,对揭示火灾发生及其发展规律有重要意义,可为火灾扑救和人员疏散提供辅助信息.所提模型能够抽取火灾时间序列数据中的趋势特征,并将这些特征作为先验知识来加速和优化深度神经网络的训练过程.文中还设计了LSTM-TFV(LSTM based on Trend Feature Vector)算法.实验结果表明,所提预测模型提高了火灾烟气流动与温度分布预测的准确度,实现了高效且方便的火灾时间序列数据预测.     

基于多变量广义预测的烟气含氧量软测量研究

本文给出了一种基于多变量广义预测的烟气含氧量软测量方法,对预测输出模型系数直接辨识,避免了求解丢番图方程的过程,并采用粒子群优化算法对模型参数进行优化选择,快速选取预测参数的最佳组合,有利于提高模型的预测精度。仿真结果证明了该方法的有效性。     

600MW燃煤锅炉一维数值仿真

应用小室模型对600MW燃煤锅炉炉内流动、燃烧、传热及污染物排放进行了一维数值仿真研究,得出了炉内温度和各个不同组分沿炉膛高度的分布.不同负荷下的仿真计算表明该模型能够反映不同负荷下炉膛内的热流密度分布的不同,从而弥补了零维模型和三维模拟的不足.仿真结果表明,炉内温度分布的高温区和低温区与各气体成份的分布存在很强的对应关系,同时表明采用小室模型可以对炉内复杂的物理化学过程进行有效的模拟,该模型可为锅炉设计、改造和运行提供理论指导.     

鼓式燃气换热器简化CFD模型开发及其试验验证

针对鼓式燃气换热器(drum gas heater,DGH)建模过程中存在的化学反应复杂和冷热流耦合计算困难等问题,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术,采用k-ω湍流模型、Eddy-Dissipation模型和Discrete Ordinates辐射换热模型建立DGH的三维简化CFD模型.通过与试验测试数据对标,证明该模型的有效性和实用性.分析结果表明:简化CFD模型计算精度较高,可准确预测换热壁面上的温度分布,满足工程分析要求.该模型计算资源占用量小,可以缩短换热器设计周期、提高设计水平.     

基于视频的改进的火焰目标分割方法

本文提出了一种改进的基于RGB与HSI颜色模型的火焰目标分割方法,能完整地提取出火焰目标。这种方法是在实时视频流中,采用对抽取出的两帧图像进行帧间差;然后根据RGB与HSI火焰颜色模型进行筛选,获取火焰目标边缘部分像素作为火焰种子;进行以火焰种子遍历八邻域区域生长的方式,提取出完整的火焰。相比以往的火焰分割方法,改进后的方法能更完整地对火焰目标实现分割,也更满足实时视频监控的要求。实验结果证实,提出的改进方法能完整地分割出火焰目标。     

森林场景可视化和林火模拟仿真技术研究综述

森林是生态环境系统的重要组成部分。随着气候变暖,恶劣气候气象条件造成全球森林火灾频繁发生,给国民经济和消防救援带来巨大挑战,森林火灾已成为全球主要的自然灾害。因此,森林场景可视化建模、3维场景仿真、林火模拟仿真、火场复现、预测和灾害评估成为林业虚拟仿真研究热点。本文对树木形态结构建模技术、森林场景大规模重建和实时渲染、森林场景可视化、林火模型和林火模拟仿真等前沿技术和算法进行综述。对相关的林木、植被的形态结构表达和真实感可视化建模方法进行归纳分类,并对不同可视化方法的算法优劣、复杂度、实时渲染效率和适用场景进行讨论。基于规则的林木建模方法和基于林分特征的真实场景重建方法对大规模森林场景重建技术进行分类,基于物理模型、经验模型和半经验模型对森林火灾的林火模型、单木林火、多木林火模拟和蔓延进行总结,对影响林火蔓延的不同环境气象因子（如地形地貌、湿度、可燃物等）和森林分布对林火发生、扩散和蔓延的影响进行分析,对不同算法的优劣进行对比、分析和讨论,对森林场景可视化和林火模拟仿真技术未来的发展方向、存在问题和挑战进行展望。本文为基于森林真实场景的森林火灾模拟仿真和数字孪生沉浸式互动模拟系统的构建提供了理论方法基础,该平台可以实现森林场景快速构建、不同火源林火模拟、火场蔓延模拟仿真以及不同气象影响条件的火场预测,可对森林火场救援指挥、火场灾害评估和火场复原提供可视化决策支持。     

基于色彩和闪频特征的视频火焰检测

基于视频图像的火焰检测是火灾预防的一个重要研究方向。为了提高火焰的检测率,利用RGB和HSI色彩空间中的颜色信息,建立了一种新的火焰色彩模型,应用该模型提取疑似火焰区域。提出了一种基于累积差分RGB三通道的火焰闪频特征抽取方法,并用逻辑回归（logistic regression,LR）对火焰的闪频特征进行分析,得到了优化的权重和偏斜率,建立了火焰闪频特征值的概率模型。最后将概率模型应用于火焰检测。实验结果表明,该算法对火焰区域检测效果好,适用范围广,且能检测出较小的火焰区域。     

Lotka-Volterra系统下的高校消防安全意识传播模型

高校消防安全关系到高校和谐稳定和学生生命财产安全,而高校火灾事故频发率主要与学生自身的消防安全意识息息相关。首先采用 Lotka-Volterra(LV)模型,根据消防安全意识的差别,将学生分为意识上理性和危险的两个相互作用的群体。其次,通过对消防安全意识传播模型的研究和仿真分析,找出符合目前高校消防安全的实际情况与理想目标的平衡点,指出该模型的平衡状态与竞争系数密切相关,并通过对参数的改进来优化该模型结构。最后,提出加强高校消防安全文化建设,适时展开消防安全演练等措施来控制引导高校学生的理性消防安全意识,抑制和消除高校学生的危险消防安全意识,从而有效地减少和避免高校的消防安全隐患和事故。     

火焰的红色饱和度-亮度模型

通过研究不同的火焰图像,发现了火焰图像亮度的空间分布规律及不同像素之间红色饱和度随亮度的变化规律,提出了火焰图像的红色饱和度亮度（RL）模型。该模型描述了火焰图像的像素参数在不同像素间的变化规律。在在火灾探测应用中,可通过图像分割将疑似火焰图像从摄像头拍摄的视频中提取出,通过RL模型判定是否发生了火灾。     

城市消防指挥中心系统仿真模型的建立

该文对城市火灾扑救与调度指挥过程特点进行了系统分析 ,发展了一类非自主有色Petri网方法 ,并建立了相应的城市火灾扑救与调度指挥过程仿真模型与仿真策略。     

用数据库描述航空火控系统检测模型的方法

研究了一种用数据库描述航空火控系统检测模型的方法，介绍了检测模型的概念，通过分析航空火控系统检测操作的特点及其结构，建立了层次结构的检测实体模型，并讨论了通过构建层次数据模型的检测数据库，描述了被测设备和各层次检修属性的方法。通过对检测模型的描述可实现测试软件与被测设备的分离，提高检测系统的通用性。     

逼真可控的火焰动画框架设计与实现

提出一个通用的火焰模拟框架,通过前处理、火焰模拟和后处理三个阶段生成满足用户需求且真实感强的火焰动画。针对该模拟框架,给出一种有效解决方案。根据火焰的两相流特性以及流体湍流特性,提出火焰的湍流模型,在有限计算资源条件下生成细节丰富的高真实感火焰动画。实验结果表明,所提出的火焰模拟框架切实可行,能逼真模拟基本火焰现象以及在复杂曲线、曲面和蔓延规则约束下的火焰动画。     

基于多智能体的森林火灾人员疏散仿真

森林火灾发生时, 对在林火蔓延过程中灾区人员疏散进行建模与仿真能够检查疏散方案是否合理, 从而为合理救灾提供指导意义. 目前对人员疏散模拟与仿真虽然有很多研究, 但对于森林火灾下人员疏散尚缺乏合适的仿真模型, 给科学救助决策带来很大困难. 为此, 提出将多智能体引入森林火灾蔓延及灾区人员疏散模型研究中, 并借助于Repast平台进行仿真, 实验结果表明本文方法能够为森林火灾人员疏散模拟与仿真提供正确的解决途径.     

基于视频图像的火灾自动检测*

首先分析了火焰的基本特性,给出了火焰图像的特征描述,然后利用火焰图像序列的边缘不稳定和相似性等可识别特征以及面积大小和颜色等信息,实现了对视频序列图像中火焰的自动检测。实验证明,所实现的系统检测效果好、误判率低。