地铁区间隧道火灾烟气分区控制试验研究

地铁区间隧道内对乘客生命威胁最大的是火灾烟气,因此防灾的关键在于烟气控制。车头和车尾火灾时采取纵向通风能使人烟分离,但对于列车中部着火时下风侧乘客将不可避免地在烟气笼罩的环境中。提出了火灾烟气纵向分区控制模式,即利用防烟隔板将隧道划分成行驶区和疏散通道2个防烟分区,采取适当通风阻止烟气侵入疏散通道,保障人员疏散过程与烟气分离。通过1∶5隧道模型中烟气分区控制试验结果的比较分析,证实采取不同通风方式均可使疏散通道保持较高压力,使气流由疏散通道流向行驶区,以阻止火灾烟气侵入疏散通道内,但不同通风方式在高温控制及烟气控制效果上存在差异,其中以疏散通道正压送风及行驶区单侧排烟相结合的通风方式综合控制效果最好。     

V形坡铁路隧道火灾模式下烟气流动分布特性研究

以宝(鸡)兰(州)客运专线渭河特长隧道为例,对"V"字线形隧道火灾模式下烟气流动特性和分布特征进行三维数值模拟研究,对含竖井区段进行计算模拟,分析火灾烟气在隧道内的流动特性和分布特征。通过对不同火源位置、不同纵向通风形式和不同横通道通风状态下火灾工况的模拟计算,分析纵向通风对火灾烟气流动、横断面烟气分布、拱顶中心和一人高处温度分布的影响,得出温度控制的可用安全疏散时间曲线。当救援通道位于火灾上风区时,为避免高温烟气回流,应保证有≥1.0 m/s的纵向通风;当救援通道位于火灾下风区时,为确保疏散人员安全,应改变纵向通风方向,使救援通道处于上风区。     

地铁站通风排烟系统有效性分析

为研究地铁站通风排烟系统的有效性,以某地铁站为原型,利用FDS对地铁区间隧道火灾与站台火灾进行数值模拟,得出站点内烟气温度、有毒气体浓度(以CO为主)、能见度,烟气层高度等特征参数的分布规律,分析深埋地铁站通风排烟系统的设计安全目标,探索有效性评估分析的手段和方法。     

地铁跨海隧道火灾FDS数值模拟研究

以青岛某地铁跨海隧道为研究对象,论述其工程概况及防排烟系统设计,并建立物理模型。从火源强度、火源类型设定、燃烧模型、几何模型网格设置和火灾耐受极限判断标准方面设置边界条件。采用FDS数值模拟分析方法,对隧道内的温度分布、正线隧道内的风速、正线隧道内能见度、正线隧道内的CO浓度分布进行分析,提出慎重选取隧道防灾通风方案和合理控制风机的开启时间对隧道火灾中的人员安全疏散至关重要的结论。     

衡炎高速公路隧道火灾模式下通风及烟控设计方案研究

根据衡炎高速公路隧道工程和火灾特点,探讨该隧道火灾荷载规模,并根据隧道中可能发生的火灾场景进行FDS数值模拟,获得火灾模式下隧道温度场分布规律及烟气蔓延规律。通过隧道正常运营及火灾情况下需风量或通风量的计算,提出隧道通风及烟控方案的优化措施,为今后的高速公路隧道消防工程设计优化提供技术支撑,为进行隧道火灾通风设计和烟控方案的确定提供参考依据。     

铁路主隧道与斜井风流耦合作用下的火灾模型试验研究

为研究铁路隧道中主隧道与斜井风流在火灾模式下的相互影响,分别对不同主隧道风速、斜井风速以及火灾规模等组合情景下的铁路隧道火灾进行燃烧模型试验。研究结果表明:火灾规模越大,隧道拱顶处最高温度越高,与火灾规模15 MW相比,火灾规模20 MW的最高温度升高130℃;与主隧道内通风2.5 m/s相比,不通风时拱顶最高温度升高140℃,且后者主隧道内火灾烟气更易侵入斜井;斜井向主隧道送风风速越大,含斜井主隧道段内的拱顶温度越低;与不送风相比,斜井送风风速为3 m/s时火源拱顶最高温度约降低80℃,不含斜井主隧道段内拱顶温度变化不明显;斜井送风风速越大,烟气进入斜井内的长度越短,与不送风相比,斜井内送风风速为1 m/s时斜井内烟气长度减少74 m;保证主隧道火灾烟气不侵入斜井的临界风速为2 m/s。     

纵向通风下分岔隧道火灾烟气蔓延特性及控制实验研究

使用1/10的分岔隧道模型开展缩尺寸实验研究,测量不同火源功率和不同纵向通风风速下隧道内纵向温度分布,定性分析隧道火灾发生时热烟气卷吸空气的机制。结果表明：热烟气卷吸空气的根源在于其自身的斜压性和黏性造成的速度剪切。空气卷吸直接影响了隧道顶棚下方最大温度和烟气的流动状态。当无量纲通风风速小于0.19时,相比于单管隧道,分岔隧道内火羽流能够卷吸到更多的冷空气,因此顶棚下方最大温度比单管隧道的低;当无量纲通风风速大于0.19时,热烟气较多地被吹向下游,热量分配形式近似与单管隧道,因此顶棚下方最大温度接近单管隧道。随着通风风速的增加,空气卷吸强度增加,烟气层分层现象不明显。分岔隧道中一部分纵向通风风流能够进入支路隧道,因此其临界风速较单管隧道高。提出了适用于本文考虑的分岔隧道的临界风速计算模型,发现无量纲临界风速与无量纲热释放速率仍然具有与单管隧道类似的1/3幂次关系。     

隧道风对隧道火灾烟气扩散的影响研究

采用火灾动力学分析软件FDS模拟空旷隧道、有车辆隧道但无隧道风和有车辆且存在隧道风3种火灾场景的烟气蔓延扩散特征,讨论和分析在纵向排烟模式和横向重点排烟模式下,由车辆行驶和通风诱导的隧道风对烟气温度分布及其扩散距离的影响。研究结果表明:对于纵向排烟模式,由车辆行驶诱导的隧道风可将烟气遏制在整个火源下游区,上游烟气扩散较少;对于横向重点排烟模式,由卫生通风形成的低速隧道风,亦可遏制部分烟气向火源上游扩散,并能有效降低上游烟气的浓度,但不如车辆行驶诱导风有效。烟气扩散距离的计算结果则表明,纵向排烟中由车辆行驶诱导的隧道风可将烟气沿上游扩散距离控制在30 m内,远小于无隧道风情形;而对下游烟气扩散情形,隧道风则显著增大下游烟气的扩散速率。在横向重点排烟中,由卫生通风形成的隧道风对遏制烟气向火源上游扩散有一定作用,但不利于火源下游集中排烟。     

不同断面形状隧道火灾下通风因子及中性层高度分析

考虑通风条件对火源热释放速率及烟气流动的影响，从隧道开口助燃空气的供应情况这一角度出发，分析隧道开口的空气流动状况。结合隧道断面的基本形状特征，利用伯努利流动方程和质量守恒方程等，对自然通风条件下圆弧形、矩形和拱形3种断面类型隧道的通风因子和空气流入速率进行了理论推导和计算。研究结果表明：不同截面形状隧道的通风因子和中性层高度变化规律并不相同，但其也有着内在的联系。通过对计算结果进行拟合分析，获取3种断面下通风因子的近似计算公式，并得到3种截面隧道的通风因子和中性层的变化规律曲线，为隧道火灾分析与工程应用提供参考。     

运行旅客列车隧道火灾模型实验及数值模拟

旅客列车在隧道内发生火灾时 ,火灾烟气运动状况直接影响旅客的人身安全。本文利用风洞提供的流场模拟列车在隧道中运行的速度场 ,制作了 1∶5的旅客列车卧铺车厢 ,在车厢模型中加入等比例的火灾载荷 ,对运行旅客列车在隧道内发生火灾进行了缩尺模拟实验 ,并用商业CFD软件PHOENICS 3 .5对实际情况进行了简化数值模拟 ,研究了不同情况下旅客列车火灾特征及火灾中烟气蔓延规律 ,提出了满足火灾救援和旅客人员疏散的要求。     

地铁隧道半断面水平冻结施工的水热力耦合特性研究

地层冻结是一个水、热、力三场耦合问题,基于考虑相变的水热力耦合理论,分析地层温度场、水分场随时间的变化规律,对比冻结前后隧道开挖的位移场分布特点。研究表明:随着冻结时间的增加,冻结管周边土体的温度将逐渐降低并发生冻结,出现冻结区域扩大、交圈、冻结帷幕增厚等变化过程;冻结帷幕内的冻土存在未冻结水,随着冻结时间的增加,大多数位置的未冻结水体积含量出现先增大后减小的变化趋势;建议在冻结帷幕两侧下方追加冻结管以保证实际的冻结帷幕达到设计范围,并对冻结管距开挖轮廓线的距离进行差异化设定。     

大容量风力发电机内流体场及温度场的数值分析

基于流体动力学以及传热学的基本原理,并且根据大型风力发电机的结构特点,建立了发电机定子/转子全域内流体-固体直接耦合求解定子/转子温度场的物理模型;通过给定求解条件,采用有限体积元法对定子/转子全域内的流体场以及温度场进行了数值求解。通过对定子/转子内部流体场以及温度场进行详细地分析,指出了发电机内部流体特性的分布规律以及温度的分布特性,为该类型的发电机的设计以及运行提供理论依据。     

钢轨主动打磨磨石界面热应力分析及影响研究

为分析钢轨打磨时的摩擦、磨损及疲劳损伤,根据传热学理论,通过热机耦合方法,运用ABAQUS软件建立钢轨打磨有限元模型,以分析不同车速、打磨电机功率和打磨宽度对钢轨表面温度场和应力场的影响。钢轨与砂轮之间摩擦所产生的热量等效为一个移动热源,数值分析磨削过程中钢轨表面的温度、应力及应变状态。结果表明:钢轨打磨是一个快速升温、缓慢降温的过程;高温区温度场、等效应力场均呈以打磨轴线为中心、向四周扩散的椭圆形分布,且打磨高温区深度较浅,打磨产生的高温影响范围有限;钢轨表面最高温度随打磨车速度和打磨宽度的增加而减小,随打磨电机功率的增加而增加,仿真结果与实际打磨情况较为符合。     

货车车轮残余应力的产生与分布研究

受研究方法和测试手段的限制,货车车轮在生产过程中产生的残余应力状态与分布很难测试,仅能按照有关标准进行残余应力趋势测定。本文采用数值模拟和实测法相结合的手段,研究了车轮在热处理全过程中的温度场、组织场、应力场的变化和分布以及车轮出厂前的残余应力分布状态,分析了车轮残余应力产生的原因,并研究了不同生产工艺参数对残余应力的影响。     

地源热泵技术在某办公楼空调系统中的应用

结合地源热泵技术在黄骅港站综合办公楼工程中的应用,从地源热泵系统夏季、冬季热交换的概念、系统的工作原理、施工工艺流程、现场地质勘探及换热测试、地埋管换热器井施工、水平及外管网水管路连接、机房热泵系统设备安装、机房系统水压试验及保温、室内空调末端系统安装等方面进行详细介绍。地源热泵技术运行费用低,高效、节能,可充分利用地热能源,达到最佳节能效果,综合运行费节省40%以上,具有广泛的推广应用价值。     

城轨空调客车客室内温度场和流场的数值模拟

利用FLUENT软件对北京DKZ1型地铁空调客车客室内的温度场和流场进行数值模拟,并在不同的送风温度和送风速度条件下选取典型面进行对比模拟分析,得出满足人体舒适性要求的送风温度和送风速度,为城轨空调客车空调系统的设计提供参考。     

地形偏压条件下隧道初始应力场及二次应力场分布特征

为获得地下偏压条件下地层初始应力场和隧道开挖后二次应力场的分布特征,根据通常的工程地质参数取值范围,设置典型值,结合理论推导,分析偏压隧道地层初始应力场与地表倾角和泊松比的关系,研究偏压隧道二次应力场沿隧道径向和切向的分布规律。研究结果表明:相对于水平地表,偏压地形改变了地层应力场的分布状态,初始应力场便存在剪应力,且随偏压角度的增大而增大,而隧道开挖后,当偏压角度大于20°时,二次应力场中便有拉应力区域出现;各特征方向应力随离隧道中心距离的增加而减小,直至2倍洞径处;30°角度偏压时的最大剪应力约为无偏压时的2倍,主要发生在拱顶、仰拱和边墙部位,应为加固处理的重点区域。     

重载货车踏面制动时车轮温度场与应力场研究

通过对重载货车不同制动工况下的制动过程进行分析研究,建立了重载货车车轮的三维有限元模型,对车轮在不同轴重、不同制动初速度、不同制动减速度时的三维瞬态温度场及应力场进行了仿真分析,并从车轮材料所能承受的屈服极限方面研究了车轮温度场及应力场分布,分析了制动过程中车轮温度场及应力场分布规律,得出了能够满足重载货车行车安全要求的制动初速度、制动减速度条件,为重载货车的运行提供一定的依据。     

旅客列车空调硬座车厢内热舒适性研究

空调车内气流组织研究是车厢内环境控制的基础，合理的气流组织可有效地改善乘客的热舒适性。采用k-ε湍流模型，对载客车厢内三维空气流场和温度场进行了数值计算，在此基础上利用PMV（Predicted Mean Vote）指标分析了车厢内人体热舒适性。计算结果表明：在现有的条缝送风条件下，除车厢中部和两端外，车厢内气流分布比较均匀；由于回风口位于车厢两端，车厢中部和端部PMV分布不同，端部人体热舒适感较好，中部较差；座位区由于人员集中和受太阳照射的影响，温度较高，PMV值偏大；过道区温度适中，人体热舒适感较好。研究结果对空调车内气流组织优化设计和改善人体热舒适环境有一定参考价值。     

常导高速磁悬浮列车电磁场的分析与测量

常导高速磁悬浮列车采用长定子直线同步电机驱动,依靠电磁场进行悬浮和推进。由于定子齿槽和材料不连续性的影响,其电磁场的分布情况很难通过解析的方式进行精确的描述。采用有限元方法对列车内的悬浮磁场和推进磁场进行了系统的研究,得到了气隙内的磁场分布,计算出了悬浮力和推进力,并发现了6倍频的波动。最后,采用霍尔传感器对气隙磁场进行了测量,验证了分析的正确性。