横通道通风对隧道火灾烟气蔓延影响的数值模拟研究 被引量：6

1

作者 王方超 张铎 +1 位作者 陈长坤 焦伟冰 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期108-114,共7页

为探究隧道横通道通风对隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件FDS,对不同火源位置的横通道临界风速、主隧道温度分布以及烟气层高度进行研究。研究结果表明:在一定火源功率范围内,隧道横通道临界风速与火源功率的1/3次方... 为探究隧道横通道通风对隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件FDS,对不同火源位置的横通道临界风速、主隧道温度分布以及烟气层高度进行研究。研究结果表明:在一定火源功率范围内,隧道横通道临界风速与火源功率的1/3次方成正比且火源距横通道越远,临界风速越小;当火源位于交叉口,横通道使用临界风速通风时,隧道内烟气温度明显降低,烟气迅速沉降到2 m以下;当火源距离交叉口10,20 m,横通道通风会加快火源下游烟气沉降,烟气沉降速度随横通道通风速率的增大而增大;当火源位于交叉口时,烟气沉降由横通道通风对烟气的降温作用和涡旋作用共同主导,当火源位于距离交叉口10,20 m时,烟气沉降主要由涡旋作用主导。 展开更多

关键词 横通道 火源位置 临界风速 烟气层高度

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分岔隧道火灾火源位置对临界风速影响的数值模拟分析 被引量：8

2

作者 陈长坤 焦伟冰 +2 位作者 雷鹏 张宇伦 赵小龙 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期93-99,共7页

为探究分岔隧道火灾火源位置对临界风速的影响规律,使用数值模拟方法对火源位于分岔隧道分岔口前和分岔口后的火灾场景下的临界风速进行研究。研究结果表明:火源位于分岔口后的主隧道时,临界风速明显大于火源位于分岔口前的临界风速;在... 为探究分岔隧道火灾火源位置对临界风速的影响规律,使用数值模拟方法对火源位于分岔隧道分岔口前和分岔口后的火灾场景下的临界风速进行研究。研究结果表明:火源位于分岔口后的主隧道时,临界风速明显大于火源位于分岔口前的临界风速;在一定范围热释放速率下,分岔隧道临界风速与热释放速率的1/3次方成正比;在分岔隧道模型中,相同热释放速率下,火源位于分岔后的主隧道火灾场景中的临界风速约为火源位于分岔前的1.5倍;同时建立临界风速条件下,考虑不同火源位置的分叉模型隧道顶棚最大温升预测模型。 展开更多

关键词 分岔隧道火灾 火源位置 临界风速 温度分布

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平行导洞压入式通风对特长隧道污染物分布的影响 被引量：1

3

作者 刘红森 王方超 +1 位作者 陈长坤 焦伟冰 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1000-1009,共10页

为探究横通道开启方式对平行导洞压入式通风的特长隧道内污染物分布规律的影响,研究了不同横通道开启方式下的隧道内纵向风速、风压损失及污染物分布规律。所建立的隧道模型包含17个横通道,其中5个为车行横通道,12个为人行横通道,横通... 为探究横通道开启方式对平行导洞压入式通风的特长隧道内污染物分布规律的影响,研究了不同横通道开启方式下的隧道内纵向风速、风压损失及污染物分布规律。所建立的隧道模型包含17个横通道,其中5个为车行横通道,12个为人行横通道,横通道均匀布置。考虑了5种不同的车行横通道开启方式进行研究。结果表明,在平导压入式通风时,主隧道内的纵向风速呈分段式分布,隧道中心风速最小,越靠近隧道出口的风速越大。当对称开启偶数个横通道时,由于风压平衡,隧道中心两个横通道之间的纵向风速几乎为0,无法有效稀释CO;当对称开启奇数个横通道时,隧道内风速为从隧道中心往两侧洞口方向,当平导通风风量足够大时,可将隧道内CO体积比稀释到符合规范的要求。此外,当对称开启奇数个横通道时,在相同的平导通风量下,横通道开启个数较多反而不利于降低隧道中心区域的CO体积比。所研究隧道模型中对称开启3个横通道的临界通风量最小,临界通风风量为631 m^(3)/s,与根据规范计算得到的所需通风量相差不大。因此,在进行此类隧道通风设计时,可参考规范进行通风量的计算。研究结果可为此类隧道的通风设计提供参考。 展开更多

关键词 安全卫生工程技术 平行导洞 隧道通风 污染物

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受限空间内流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布

4

作者 焦伟冰 陈长坤 +1 位作者 杜武豪 石朗 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1016-1023,共8页

为探究受限空间流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征,搭建1∶10缩尺寸受限空间模型,开展7种不同泄漏速率的流淌火火灾试验以及12种不同尺寸的油池火火灾试验,重点分析火源直径、质量燃烧速率和受限空间内的温度场分布特征。研究结果表明... 为探究受限空间流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征,搭建1∶10缩尺寸受限空间模型,开展7种不同泄漏速率的流淌火火灾试验以及12种不同尺寸的油池火火灾试验,重点分析火源直径、质量燃烧速率和受限空间内的温度场分布特征。研究结果表明:受限空间流淌火根据火源直径随时间的变化可以将燃烧分为3个阶段:燃烧扩散阶段、燃烧稳定阶段以及燃烧熄灭阶段。燃烧阶段的转变主要由燃料质量泄漏速率与质量燃烧速率的相对大小决定。当质量燃烧速率与质量泄漏速率达到平衡时,燃料在达到火焰前沿前已完全燃烧,火源直径停止增大,燃烧进入稳定阶段。燃烧稳定阶段时,流淌火和油池火的温度场分布特征相似,随着火源功率的增大,火源根部的温度逐渐降低,而顶棚的温度不断上升。该研究可为受限空间流淌火火灾的探测设计提供理论基础。 展开更多

关键词 受限空间流淌火 火源面积 扩散规律 燃烧速率 温度场

原文传递

隧道路面横坡对流淌火燃烧蔓延规律影响的实验研究

5

作者 吴博文 陈长坤 +1 位作者 焦伟冰 林子达 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期11-16,共6页

为探究地面横坡对隧道流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征的影响,搭建缩尺寸隧道模型开展研究。研究结果表明:当泄漏速率较小时,有横坡的隧道流淌火的燃烧扩散可分为4个阶段,分别为燃烧横向扩散阶段、回缩阶段、燃烧稳定阶段以及熄灭阶... 为探究地面横坡对隧道流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征的影响,搭建缩尺寸隧道模型开展研究。研究结果表明:当泄漏速率较小时,有横坡的隧道流淌火的燃烧扩散可分为4个阶段,分别为燃烧横向扩散阶段、回缩阶段、燃烧稳定阶段以及熄灭阶段;当泄漏速率较小时,流淌火仅存在横向扩散阶段,而当泄漏速率较大时,在燃料横向扩散阶段之后会形成贴壁纵向扩散,进而形成隧道内的“T型火”。通过理论分析建立相应的流淌火横向扩散距离以及纵向扩散距离的理论预测模型。此外,当泄漏速率较小时,隧道顶棚高温区域在隧道中心。当形成“T型火”时,火焰贴壁一侧的温度明显高于隧道中心线温度。研究结果可为隧道流淌火火灾的探测设计提供理论支撑。 展开更多

关键词 隧道流淌火 横坡 泄漏速率 燃烧速率 温度场

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混凝土路面乙醇流淌燃烧特性试验研究

6

作者 陈长坤 杜武豪 +1 位作者 焦伟冰 石朗 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3360-3366,共7页

为了探究液体燃料泄漏燃烧特性,以混凝土为底板开展点燃与非点燃条件下乙醇流淌火试验,测量并分析了扩散直径、火焰温度、单位面积燃烧速率等关键参数。根据泄漏速率与燃烧速率的相对关系,将乙醇流淌火燃烧过程划分为扩散燃烧阶段与准... 为了探究液体燃料泄漏燃烧特性,以混凝土为底板开展点燃与非点燃条件下乙醇流淌火试验,测量并分析了扩散直径、火焰温度、单位面积燃烧速率等关键参数。根据泄漏速率与燃烧速率的相对关系,将乙醇流淌火燃烧过程划分为扩散燃烧阶段与准稳态燃烧阶段,并分别建立了上述两阶段的扩散直径预测理论模型。扩散直径、火焰温度均随乙醇泄漏速率(40~80 mL/min)增加而增大。其中,当泄漏速率为80 mL/min时,火焰温度峰值最高(约为860℃)。此外,在本试验中乙醇流淌火单位面积燃烧速率约为乙醇油池火的68%,这主要是因为乙醇流淌燃烧过程中存在热损失并且乙醇流淌火的火焰热辐射吸收程度更低。 展开更多

关键词 安全工程 液体燃料 流淌火 混凝土路面 燃烧特性

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送风环境下地铁车厢火灾探测器响应时间

7

作者 李行 周汛 焦伟冰 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期975-983,共9页

为探究火源位置对送风环境下地铁车厢火灾探测器响应时间的影响,研究了不同火源位置下车厢内烟气蔓延规律及探测器响应时间。研究结果表明:回风口处风速较大,如果火灾发生在回风口附近,烟气可能会通过回风口进入车厢顶部送风系统,进而... 为探究火源位置对送风环境下地铁车厢火灾探测器响应时间的影响,研究了不同火源位置下车厢内烟气蔓延规律及探测器响应时间。研究结果表明:回风口处风速较大,如果火灾发生在回风口附近,烟气可能会通过回风口进入车厢顶部送风系统,进而无法及时蔓延进入车厢顶部C形槽中,从而可能导致探测器响应时间延长。较大的风速会阻碍烟气向车厢顶部的蔓延,从而导致烟气无法快速进入C形槽内,致使探测器响应时间延长。因此,送风口所在截面的位置相比于车厢中心截面是更不利于火灾探测的位置。对该研究建立的车厢模型来说,在C形槽内布置2个探测器较为合理,在该研究设定的各火灾场景下,探测器均可在60 s内探测到烟气。该研究结果可为此类地铁车厢的探测器布置提供参考。 展开更多

关键词 地铁车厢 探测响应 地铁车厢火灾 烟气蔓延 探测器布置

原文传递

特长公路隧道平导抽吸式排烟策略数值模拟研究

8

作者 王方超 刘红森 +1 位作者 陈长坤 焦伟冰 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期120-127,157,共9页

为探讨利用平导作为排烟道的平导抽吸排烟新模式,建立含平行导洞的特长隧道数值模型,研究平导抽吸排烟时隧道内的烟气蔓延特征及温度分布规律。结果表明,使用平导抽吸模式进行排烟可以有效抑制主隧道内的烟气蔓延。火灾发生后100 s时,... 为探讨利用平导作为排烟道的平导抽吸排烟新模式,建立含平行导洞的特长隧道数值模型,研究平导抽吸排烟时隧道内的烟气蔓延特征及温度分布规律。结果表明,使用平导抽吸模式进行排烟可以有效抑制主隧道内的烟气蔓延。火灾发生后100 s时,主隧道内基本上没有烟气,900 s时基本上达到稳定状态,烟气不再往主隧道两侧蔓延;随着平导两端排烟量的增大,烟气稳定时在主隧道内的蔓延距离逐渐变小。当平导两端总排烟量为600 m^(3)/s时,烟气被完全控制在开启的3个横通道范围内;当开启3个横通道进行排烟时,顶棚最高烟气温升随排烟量的增大而降低;当对称开启2个横通道进行排烟时,隧道顶棚最高烟气温升随排烟量的增大变化不明显。在平导抽吸排烟模式下,隧道顶棚下方的烟气温度沿纵向呈指数衰减,并且烟气温度的衰减速率与横通道开启模式、排烟量的大小几乎无关。 展开更多

关键词 特长公路隧道 火灾 平行导洞 温度分布 烟气控制

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开放与槽内倾斜电缆燃烧温度分布对比研究

9

作者 陈长坤 左博元 +1 位作者 徐童 焦伟冰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3205-3212,共8页

为了探究在利用电缆槽敷设聚乙烯电缆时的电缆燃烧规律,设计倾斜电缆槽试验台,开展电缆槽内聚乙烯电缆燃烧火蔓延实验。通过改变外部敷设条件、典型敷设角度和引燃位置,探究在不同条件下电缆火蔓延规律及温度特点,并结合实验结果给出电... 为了探究在利用电缆槽敷设聚乙烯电缆时的电缆燃烧规律,设计倾斜电缆槽试验台,开展电缆槽内聚乙烯电缆燃烧火蔓延实验。通过改变外部敷设条件、典型敷设角度和引燃位置,探究在不同条件下电缆火蔓延规律及温度特点,并结合实验结果给出电缆敷设设计安装建议。研究结果表明:在燃烧过程中,槽内敷设电缆燃烧更加稳定;随倾斜角度增大,电缆火焰加速蔓延,峰值温度更早达到;槽内敷设电缆燃烧时会出现分区燃烧和伴随升温现象;槽内敷设电缆逆流火蔓延时,倾角越大,集中燃烧越早出现。 展开更多

关键词 倾斜电缆 燃烧特性 电缆火灾 电缆槽

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数字孪生消防救援技术系统架构及关键技术分析

10

作者 陈长坤 张健 +1 位作者 焦伟冰 陆童 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期156-163,共8页

为提高消防救援人员安全保障能力,提升救援工作效率,综合运用新一代信息技术,将数字孪生技术应用到消防救援技术中。首先,分析消防救援人员在灭火救援过程中所面临的危险;然后,提出数字孪生消防救援技术的概念内涵,并分析数字孪生消防... 为提高消防救援人员安全保障能力,提升救援工作效率,综合运用新一代信息技术,将数字孪生技术应用到消防救援技术中。首先,分析消防救援人员在灭火救援过程中所面临的危险;然后,提出数字孪生消防救援技术的概念内涵,并分析数字孪生消防救援技术的特点,进而提出数字孪生消防救援技术的5层系统架构,以及适合救援过程的系统架构聚合和拓展方法;最后,明确数字孪生消防救援关键技术,主要包括高精度低时延移动定位技术、多层次多视图数字线程技术以及多维度救援数据驱动建模技术等。结果表明:数字孪生消防救援技术能够提高消防救援人员的安全保障能力和救援工作的效率。通过实时数据交互和信息融合,数字孪生消防救援技术全面集成孪生数据,为救援行动提供更精确的决策支持。数字孪生消防救援技术的5层系统架构及关键技术有效连接物理实体与虚拟实体,实现数字孪生体的聚合和拓展,可以为数字孪生消防救援的应用提供有力支撑。 展开更多

关键词 数字孪生 消防救援 系统架构 关键技术 数据驱动 数据融合

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沟渠内杨木三合板架空燃烧的火灾行为的研究

11

作者 陈长坤 聂艳玲 +2 位作者 张宇伦 雷鹏 焦伟冰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期559-567,共9页

建立了缩尺寸沟渠火灾试验模型,测量了沟渠以及平台入口附近的温度分布,研究了沟渠内杨木三合板架空燃烧的位置和沟渠的倾斜角度对火蔓延行为的影响,分析了火焰传播特征和火蔓延速率。试验结果表明:在沟渠效应和烟囱效应的综合作用下,... 建立了缩尺寸沟渠火灾试验模型,测量了沟渠以及平台入口附近的温度分布,研究了沟渠内杨木三合板架空燃烧的位置和沟渠的倾斜角度对火蔓延行为的影响,分析了火焰传播特征和火蔓延速率。试验结果表明:在沟渠效应和烟囱效应的综合作用下,火焰先从杨木三合板与沟渠底板之间的狭长空间传播到沟渠顶部,在入口处形成喷射状火焰;狭长空间内的温度先快速上升,且在一定时间内明显更高,倾斜角度越大,高温段越贴近三合板表面,传热作用越明显;当倾斜角度为30°和45°时,火蔓延速率较大,三合板的架空高度较小时,从沟渠蔓延到平台入口的热烟气较多。 展开更多

关键词 沟渠火灾 燃料位置 倾斜角度 喷射状火焰 火蔓延速率

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