计算机模拟室内火灾性状的探讨

根据室内火灾热平衡方程以及与其相关的理论,对室内火灾条件下的辐射热量和温度进行了计算。应用计算机模拟技术,重点讨论了实际室内火灾下的温度——时间曲线随火灾载荷、开口因子、开窗率、墙壁材料导温系数、墙壁材料导热系数这些影响参数变化而变化的规律。引入了等效时间的概念,以等效时间为参考来判定温度对建筑物的损伤程度,并对建筑防火设计提出了相应的建议。     

地铁火灾的盐水实验与计算机数值模拟

为了认识地铁火灾烟气的流动规律，达到为消防设计提供相关资料并采取合理消防措施的目的，采用缩尺盐水实验与计算机计算流体力学数值模拟相结合的方法对地铁火灾进行研究．研究受限空间火灾烟气运动的手段主要有全尺寸火灾实验、小尺寸模拟实验和计算机数值模拟3种．实验模拟了列车着火和站台着火2种情况，得到了地铁火灾的烟气流动规律，比较并分析了计算流体力学数值模拟与盐水实验得出的烟层无量纲高度和无量纲时间．计算流体力学数值模拟与盐水实验得到的烟气到达楼梯口所需时间相差为1．5—2s，到达远侧楼梯口所需时间相差7．2s．二者之间存在着一定的误差，但误差不大．同一时刻，数值模拟比盐水实验得到的无量纲烟层高度高0．1左右，变化趋势一致．结果表明，实验条件选取合理，方程模型选用和边界条件设置恰当，盐水实验与计算流体力学数值方法模拟地铁火灾均是可行的．     

地下商业街火灾烟气流动的实体燃烧实验分析

针对城市用地紧张而出现的地下商业街建筑,对其火灾的特殊性,采用计算机模拟分析技术,分析地下商业街火灾的烟流和温度的动态分布特点;并在公安部四川消防科学研究所提供的实体商业街内,对500 kg的火荷进行了实体燃烧,给出了沿通道内2个典型截面上不同高度上的烟气温度分布规律以及人员的逃生路线,根据实验数据和模拟数据的对比分析,证实模拟分析的可靠性,为地下商业街的防火评估、预测工作提供一定的参考作用.     

高炉炉缸炉底侵蚀预测数值模拟

基于3 200m3高炉炉缸炉底设计及生产过程中侵蚀的实际情况,利用ANSYS软件,从传热学的角度出发,建立了高炉炉缸炉底侵蚀二维物理模型,通过数值模拟的方法,研究该高炉从开炉初期、中期、中后期、后期高炉炉缸炉底温度场分布.模拟计算表明,1 150℃侵蚀线位于铁口下方区域和炉缸炉底交界处,但无明显“象脚状”侵蚀.对比高炉不同服役时期温度场和1 150℃侵蚀线分布,分析导致其变化的原因,同时对影响高炉炉缸内衬温度的若干因素进行探讨.     

锅炉水平顶板炉墙密封技术

锅炉水平顶板炉墙密封关键点采用金属密封、软密封技术，减少了漏灰、漏风点，使温差△t、散热密度q、粉尘含量均在允许值范围内，并且进一步降低了漏风系数，提高了锅炉热平衡效率。     

钢筋混凝土柱火灾试验数值模拟的关键技术

基于三维热分析实体元和三维梁单元,利用Visual C 编制钢筋混凝土柱火灾试验数值模拟程序RCSSCF,模拟火灾试验时柱式构件中部受火的情况,并考虑了轴力的二阶效应.研究结果表明, 采用的温度场求解的子结构技术,适用于炉膛内外交界区域及钢筋混凝土结构梁柱节点的三维温度场的求解.在保持计算精度不变的前提下,该求解方法能够明显减少计算时间.材料本构关系加卸载对柱耐火极限的预测精度影响不大,但对升温后期轴向变形的预测结果影响较大.在进行钢筋混凝土结构的抗火性能研究时,需要考虑材料本构关系的加卸载.     

建筑火灾与人员安全疏散模拟

以某高校教学楼作为研究对象,应用Pyrosim软件建立建筑物火灾扩散模型,分析温度、CO含量和能见度对人员安全疏散的影响,以烟气含量到达临界值的时间来确定人员的可用安全疏散时间,同时结合Pathfinder软件建立人员疏散模型,模拟得出人员必需的安全疏散时间.结果表明:温度、CO含量、能见度是影响人员疏散的重要因素;1~4楼内人员的可用安全疏散时间为120 s,必需安全疏散时间为84 s,5~8楼内人员的可用安全疏散时间为110 s,必需安全疏散时间为144.3 s.模拟结果反映出人员的安全疏散还存在危险性,为了减小其危险性提出了对应的消防建议措施.     

火灾下钢梁瞬态温度分布数值模拟及实验

结合真实火灾热环境的特点,建立火灾下钢梁构件的传热数学模型;利用有限容积法与全隐式差分格式对钢梁构件的温度响应行为进行数值模拟研究,并利用ISO9705标准火灾实验系统,在3.6 m×2.4 m×2.4 m (长×宽×高)实验间内对钢梁构件在壁面火(燃料是壁面厚度为15 mm的木工板)与油盘火(燃料是纯度为95%的乙醇)热环境作用下的温度响应过程进行实验验证.研究结果表明:自然火灾中,烟气含有大量炭颗粒,热烟气的辐射能力大大增强;钢梁构件的温升及温度分布主要由其表面的热烟气温度决定;火灾对钢构件的辐射传热项修正系数γ可取1.0;数值模拟结果与实验结果较吻合,所采用的数值模拟方法可用于钢构件的温度响应预测及力学行为的进一步研究.     

高层建筑的火灾模拟与逃生行为研究

以广州天河某商业中心为例,运用FDS和Pathfinder模拟器,研究了火灾场景时高层建筑内的烟气蔓延速度、温度、CO浓度和能见度的变化规律,以及室内人员的疏散行为特征。结果表明:①高层建筑中,在人员可用的安全疏散时间内,对人员逃生起决定作用的是中间过程阶段。在中间过程阶段,人员的移动速度会因路径选择难度的加大而变得缓慢,若适当地进行诱导,将有利于提高疏散速度。②本例中,仅通过疏散楼梯来进行人员疏散是不切实际的。考虑高温有毒的烟气有可能通过缝隙蔓延进电梯内,消防疏散电梯应仅停避险层、底楼或临近火灾区域的楼层。③FDS可以直接导入Pathfinder人员模拟器。通过FDS模拟高层建筑火灾,并结合Pathfinder进行人员疏散模拟,能根据实际情况找出最佳疏散时间,从而为实际应用中的疏散演练和应急诱导疏散规划等问题提供理论依据。     

LF炉精炼过程钢水温度预报技术

基于LF炉精炼过程,以钢水和炉渣为研究体系,通过对其能量收入和损失的系统分析与计算,利用热平衡规律,详细推导并建立了钢水升温速率模型·其中钢包包壁的传热机制(包括包侧壁和包底)分别采用圆柱坐标下和直角坐标下的一维非稳态导热微分方程及其初始条件和第三类边界条件来描述,以有限差分方法求解·编制成计算机程序对实际过程模拟仿真·仿真结果与实际值的误差均在±5℃之内     

建筑构件多功能耐火试验炉的设计

为了适应多种建筑构件耐火试验,并提高试验的可靠性,根据GB/T9978—1999标准的要求,设计了水平建筑构件耐火试验炉和垂直建筑构件耐火试验炉各一座.通过合理布置燃烧器,使炉内的温度更均匀,利用自行设计的控制系统对炉内的温度及压力进行自动控制,克服了传统人工操作的各种缺点,同时也减少了污染,节省了空间,节约了燃料及人工成本.最后介绍了试验炉的使用情况,取得了较好的效果.     

短舱管路接头耐火试验数值仿真预测

防耐火性能是航空发动机零部件满足适航要求的基本指标之一,在短舱火区内输送可燃液体的管路是其中的关键考核部件。为预测短舱管路耐火试验结果,评价管路接头火焰耐受性能,提出了开展标准火焰燃烧仿真获取第三类边界条件,通过管路流热耦合换热获取传热稳定后的流体域及固体域温度场,作为热边界条件进行结构变形分析考察管路接头接触状态的数值分析方法。通过直管火焰冲击试验及管路接头耐火试验对相关结果进行了验证。结果表明：出口管路温度预测结果误差小于3%,管路接头泄漏预测结果与试验结果一致。     

HTAC技术应用于火筒式油田加热炉的热工特性实验研究

将高温低氧燃烧技术(High Temperature Air Combustion,简称HTAC)应用于火筒式油田加热炉,解决其炉膛换热面受热不均的问题,并对HTAC技术在火筒式油田加热炉上应用相关的热工特性进行了实验研究。结果表明：采用烟气再循环方式可有效实现高温低氧燃烧,且将氧浓度控制在10%-13%范围内较为适宜;采用HTAC技术后,加热炉炉膛内不存在明显的局部高温区,炉膛周向和轴向换热的均匀性均大幅改善;当加热炉负荷降低至额定负荷的60%以下时,炉内轴向换热的均匀性明显恶化,但周向换热的均匀性基本不受影响。     

玻璃池窑的计算机辅助设计 Ⅱ.燃油蓄热室横火焰流液洞池窑

用理论和实际经验相结合的方法,采用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编程设计了一个燃油蓄热室横火焰流液洞池窑,用ＡｕｔｏＣＡＤ１２．０版软件包绘制了三张窑炉图（平面图、横剖面图、纵剖面图）。     

熔窑结构对玻璃液均匀性影响的模拟试验

应用模拟试验方法,研究卡脖、耳池、机械搅拌及其配合使用时,对玻璃液均匀性的影响。在模型窑内不同区域加入均质检测剂离子,采用分光光度测定法,测出模拟液浓度变化情况,从而定量估算窑内玻璃液均化速度。试验结果表明:卡脖对均匀性影响很小;耳池有利于均匀性提高;搅拌是实现均匀性的主要手段;垂直搅拌效果优于水平搅拌;搅拌与耳池配合使用时,效果更佳。     

L型连续退火炉退火工艺的模拟实验

结合唐钢镀锌线退火炉的工艺特点，热模拟了退火工艺，检验了退火后带钢的力学性能和金相组织，为实际生产提供了理论依据。     

水平式金属管浮子流量计的仿真与实验

利用基于计算流体力学的流量传感器设计方法实现了对适合安装于水平管道的特殊结构的金属管浮子流量计三维湍流流场的数值仿真研究．流场仿真所需的模型采用GAMBIT软件建立，通过FLUNT软件进行仿真，仿真过程中利用受力平衡来控制计算精度．数值仿真结果和物理实验结果比较，浮子受力平衡误差绝对值为2．01％时，流量误差绝对值为0．70％，证实了仿真结果的准确性．同时，利用流场仿真信息对流量传感器结构做了进一步的优化，解决了水平式金属管浮子流量计在大流量下的浮子振动问题．     

碟簧力学性能试验及仿真分析

针对外径28mm的C系列碟簧,利用微机控制电子试验机进行静力加载试验,得到碟簧不同工况下的载荷-位移特性曲线.基于ABAQUS有限元软件,建立了相应碟簧的有限元模型,进行不同位移载荷下的数值模拟计算,利用实验数据对数值计算结果进行检验并修正,修正后模型的计算结果与实测结果吻合良好.在此基础上,对开发的非标开槽碟簧建立有限元模型,计算得出了不同开槽位置和不同开槽方式下碟簧的载荷-位移特性曲线和刚度-位移曲线,系统分析了不同开槽位置和开槽方式对碟簧载荷变化范围、刚度变化速率、刚度变化幅度、负刚度区域大小和最大等效应力的影响.本研究对非标开槽碟簧的设计和作为负刚度元件在减隔振装置上的应用具有一定的参考价值.     

废旧轮胎全尺寸火灾实验研究

利用ISO9705标准的全尺寸实验装置对废旧轮胎进行全尺寸火灾实验研究．测试的轮胎按照竖直和水平两种方式摆放，实验测量了与轮胎燃烧相关的热释放速率，质量损失速率，有效燃烧热，烟气产生量和CO／CO2产生量等参数．实验结果分析表明轮胎的有效燃烧热很高大约为28MJ／kg，轮胎的摆放方式对其燃烧行为有很大的影响，竖直摆放的轮胎的热释放速率峰值是水平摆放的两倍，且其CO生成率也要比水平摆放的要高．轮胎火灾的烟气产生量非常大，能达到装饰家具燃烧所产生烟气的14倍之多，同时轮胎火灾烟气中包含有CO、CO2和别的有毒气体，一旦释放到空气中必将对环境产生巨大的污染．