八达岭地下站区间隧道火灾控制研究

采用FDS软件对八达岭地下车站相关隧道段的火灾工况进行三维数值模拟计算,结果是火灾强度为20 MW时隧道段的临界风速为3 m/s;采用一维数值模拟方法研究分析了火灾发生在隧道段不同位置时的通风方案,结果表明:合理的利用竖井内轴流风机,可以最大限度地减少隧道内射流风机的数量。     

南大梁高速公路华蓥山隧道施工通风优化研究

射流巷道式通风是一种常见的施工通风方式。为探明巷道式通风的流场及污染物分布特征,文章以南大梁高速公路华蓥山隧道为工程背景,采用流体力学软件Fluent建立了射流巷道式通风的三维数值模型,研究了隧道内的通风流场,以及隧道穿越煤矿采空区时硫化氢涌出情况下有毒有害气体在隧道内的分布情况。结果表明,现有通风风量分配不够合理,导致隧道内存在低风速区,有害气体浓度较高;其问题可通过增加对掌子面供风量和设置局扇的方式来解决;当风管风速达到26 m/s时,低风速区完全消失;在横通道前设置局扇,也可以使隧道内风速达到2 m/s,同样可以消除低风速区。     

利用Fluent软件进行列管式换热器表面传热影响研究

目前对换热器强度分析多利用经验值或厂方提供的技术参数作为边界条件,这样会与换热器的实际工作情况存在较大差异,分析结果也会存在较大误差。文中利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对换热器进行了稳定工作状态时的流动和传热数值模拟,比较模型在有无插件时换热性能的区别。可通过增加空气的通流面积来降低风速或者用短插件代替长插件进行改进。要求插件管内空气流速控制在20 m/s内。     

液态CO_2输送管道弯管处冲刷腐蚀数值模拟

由于沿程阻力和外界环境的变化,液态CO_2管道内的CO_2会发生相态转变,含有杂质水的液态CO_2夹带的气态CO_2会对管道弯管处产生冲刷腐蚀。为了描述管道内部的冲刷腐蚀规律,利用ANSYS CFX软件对90°弯管的冲蚀现象进行数值模拟。模拟结果表明:冲蚀速率在弯管段60°~80°之间取得最大值;入口处流体速度由4 m/s增加到12 m/s,管壁的冲蚀速率由3.92×10-6kg/(m2·s)增加到3.47×10-5kg/(m2·s);随着弯管曲率半径增加,最大冲蚀速率产生位置发生前移。研究结果可为长距离液态CO_2管道铺设提供参考。     

风载作用下悬索桥大跨度油气管道应力分析

中缅油气管道澜沧江跨越段峡谷年平均风速12.4 m/s,最大风速可达30.7 m/s。澜沧江跨越桥在风载作用下非线性振动特性较突出,跨越段管道易产生横纵向位移,从而产生变形及应力增大问题,对管道安全造成影响。文中采用有限元分析方法,对大跨度管道悬索跨越在风载作用下的变形及应力变化问题进行了分析,建立了有限元模型,模拟了风载作用下悬索桥及管道的应力及变形状况。分析了不同检验风速的影响,得到了管道的应力及变形结果。结果表明:管道的最大应力随风速增加呈线性增大,管道达到许用应力的最大风速为240 m/s,约为其所在位置所受极限风速(60.1 m/s)的4倍,故该段悬索跨越管道在极限风速下处于安全状态。     

生命值与伤害值概念下的公路隧道火灾人员逃生安全风险研究

公路隧道发生火灾时,高温和烟气同时危及逃生人员和消防人员的生命安全。在已有的火灾烟气和高温下人员逃生条件的基础上,文章定义人员伤害值、生命值概念,提出了一种新的同时考虑高温和烟雾的隧道火灾人员逃生安全风险辨识条件。以某隧道大巴车火灾为例,建立数值计算模型模拟不同火灾工况下隧道的温度场以及烟雾场,依据建立的人员逃生安全风险判定条件得到了火灾时下游人员逃生动态过程的受伤害程度以及不同位置处消防人员受伤害情况。研究结果表明:适当提高通风风速有利于下游人员逃生;逃生过程中CO对人的伤害占主导作用;通风风速大于2.5 m/s时,上游消防人员有足够的时间进行灭火作业;通风失效时,消防人员灭火时长不宜超过360 s。     

热载荷作用下天然气管道泄漏扩散特性分析

文中考虑热载荷作用,采用k-ε湍流流动模型和涡耗散燃烧模型,建立了架空天然气管道泄漏扩散模型,研究了环境风速对泄漏天然气扩散燃烧及相邻火灾作用下扩散过程的影响。研究结果表明,在泄漏天然气扩散并且燃烧时,环境风速小于1 m/s虽对天然气扩散方向影响明显、但对其扩散范围和速度影响较小,环境风速超过7 m/s时,天然气扩散范围和速度明显增大;在相邻火灾作用时,低风速时天然气扩散受热源作用更大,但随风速增大其对天然气扩散速度和范围影响明显增强。     

隧道紧急停车带流场和局部阻力数值模拟

基于N-S方程和k-ε湍流模型,采用CFD方法对隧道内风压、风速场进行了数值模拟及计算分析,得到了隧道纵向气流流动规律、速度和压力分布规律,计算出了隧道紧急停车带的局部阻力系数。与试验结果相对比,数值模拟结果与试验结果非常吻合。     

高原区内燃牵引2～4km单线隧道自然通风可行性分析

基于关角隧道、羊八井隧道内燃牵引机车有害气体浓度冬季监测结果,以及拉日线隧址区现场风速观测,提出了拉日线隧道外自然风速的建议值。通过对隧道热位差产生的隧道内自然风速的计算,以及隧道内风速和污染物浓度一维非恒定流数值模拟,确定了隧道内自然风速的合理取值,计算了活塞风风速及活塞风长度;分析了拉日线3 000～4 070 m长度隧道全年内可实现自然通风的时段。研究表明,长度3 000 m以下的隧道,运营期间可实现自然通风;长度3 000～4 070 m的隧道采用自然通风,可在远期运行图周期内使有害气体达标。     

集中排烟隧道近火源顶板热参数理论预测

由于集中排烟模式能较好地控制上下游烟气的扩散范围,故被广泛应用于长大隧道设计中。文章针对小尺度火灾,建立了集中排烟隧道火源热烟羽受限发展理论模型,与已有火灾实验结果进行对比,完成了理论模型的验证,预测了顶板下方最高烟气温升、偏移距离等热参数。预测结果表明:火灾强度一定时,烟气最大温升随等效风速增加而急剧下降,且火灾强度对烟气温升的影响也较为显著;当等效风速超过1.5 m/s时,最大温升变化趋缓直至恒定;等效风速较小时,羽流未发生明显偏移,随着等效风速进一步增大,偏移距离明显增大,其变化速率随火灾强度的增大而减小。经回归整理得到了顶板下方烟气最大温升、偏移距离的无量纲准则关联式。     

地面注汽管线表面散热损失影响因素分析

文中采用Fluent模拟与理论计算结合比较的方法,研究了不同因素对蒸汽管道散热损失的影响规律,并分析了理论计算模型的相对误差.发现增加注汽管线距地面高度,对其散热损失影响较弱;空气温度升高,注汽管道表面散热损失降低;风速和表面发射率对注汽管线表面热损失影响较大;数值模拟结果与理论计算数据相对误差较大.     

土石方爆破振速预测及其对高压输电线塔基影响研究

以某爆破工程为研究对象,探究爆破产生的振动对周边高压输电线塔基的影响。基于萨道夫斯基公式,研究岩层爆破的振动规律,按设计的最大单段药量进行控制,爆破施工对距离爆破区域54m、100m的高压输电线塔基产生的振动速度分别为1.05cm/s、0.37cm/s;采用三维数值模拟分析,按设计的最大单段药量18kg进行爆破,爆破施工对距离爆破区域54m、100m的高压输电线塔基产生的振动速度分别为1.56cm/s、0.63cm/s。结果表明爆破施工对周边高压输电线塔基的振动速度均在安全允许范围内。     

基于有限元强度折减法分析主应力方向对隧道稳定性的影响

以有限元强度折减法为基础,文章采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法研究了主应力方向对砂岩隧道稳定性的影响规律;数值模拟采用ABAQUS软件计算了直墙拱形隧道在不同主应力方向下的稳定系数和积分点上的塑性应变,计算结果与模型试验结果吻合较好。研究结果表明:有限元强度折减法能够很好地应用于隧道的稳定性分析;主应力方向对隧道的稳定性具有很大的影响;如果仅考虑主应力方向这单一因素对隧道整体稳定性的影响,当主应力方向与隧道断面夹角为45°时,隧道模型的整体抗压强度最低,稳定系数Fs最小,此时隧道稳定性最差。     

基于MIMO系统的桥梁颤振导数识别法研究

文章基于高斯脉冲激励理论,建立了MIMO系统气动力模型,提出了一种通过N4SID方法进行系统辨识,识别不同折算风速下颤振导数的新方法,并以典型桥梁断面为例进行颤振导数的仿真识别研究,证明了该识别方法的可靠性和有效性。     

麻村作业区码头工程对河道行洪的影响分析

为分析红水河龙滩翻坝系统一期工程麻村码头工程建设后对其所在河道的行洪影响,文章通过水文分析计算软件建立麻村作业区码头所在河段的二维水流数值模型,对比分析不同工况下工程建设前后河道水位和水流流态的变化情况。经计算,麻村作业区码头建成后,河道水位变化幅度在-0.33~0.025m之间,水位受影响范围不超过码头上游800m、下游500m;码头附近流速总体有一定增减,最大增加值可达0.24m/s,最大减小值达0.84m/s,但在200m左右的范围内其变化量迅速消减至0.1m/s以下。研究结果表明麻村作业区码头的修建对其所在河段行洪和河势影响不大。     

高落差螺旋隧道运营期通风特性研究

为了研究螺旋结构隧道的通风特性,选取云南某高落差螺旋隧道为研究对象,对其不同工况下的隧道通风情况进行数值模拟分析。研究结果表明,从整体来看,隧道内的通风气流分布受隧道螺旋结构影响不大,但在每台射流风机的作用区域内,风速在隧道内外侧的纵向衰减特征并不相同,并会发生部分气流回流的情况。在火灾工况下,存在一段长约30 m的烟气逆流区,相比正常通风工况,火灾工况下的隧道内平均风速较大。     

蒙内铁路长大下坡道制动试验及计算分析

蒙内铁路作为连接东非第一大港蒙巴萨和肯尼亚首都内罗毕的一条客货并行一级线路,对肯尼亚国内以及东非地区的经济发展和政治稳定具有重要的意义,也对于我国"一带一路"战略的实施以巩固中-肯关系和中非关系有着至关重要的意义.由于较为特殊的地理原因使得蒙内铁路全线长大坡道占比超过50％,使得长大坡道上的行车安全成为蒙内铁路安全运营的重中之重.本文以11.7‰的长大下坡道为研究对象,介绍了以DF11机车牵引,17辆编组时以118km/h进行紧急制动试验的情况,制动距离为890m;紧急制动前有充足的充风时间,制动实施至列车管压减为0用时3s,符合规定要求.基于试验结果验证了理论计算和软件计算的可靠性和准确性,计算结果指出为了使17辆编组列车在800m制动距离以内完成制动,当坡度为12‰时,建议其制动速度不高于112km/h,坡度6‰以下时,建议其制动速度不高于118km/h.本文的分析和计算结果旨在为蒙内铁路长大下坡道的安全行车运营以及整体安全控制体系的制定提供有效可靠的试验依据和理论支撑.     

燃气管道泄漏及扩散发展研究

文中总结了国内外燃气管道泄漏扩散研究技术进展,归纳了燃气管道泄漏扩散数值模拟软件和经典计算模型;从地面障碍物、燃气浓度变化、不同地质条件、危险区域半径等不同层面分析燃气扩散在土壤中的影响;通过建立不同场景的计算模型,探讨风速、建筑物间距、不稳定扩散等不同条件时燃气扩散对大气环境的影响,对实际应用和研究工作具有借鉴意义。     

大断面矩形顶管隧道开挖面土体稳定性研究

文章以采用土压平衡矩形顶管法施工的内蒙古科技大学地下通道为背景,采用理论分析、数值模拟、现场监控量测等手段,对砂砾石地层条件下矩形顶管开挖面的主动和被动破坏规律进行了研究,主要得到了以下结论:(1)考虑顶管隧道开挖面为矩形断面的特点,建立梯形楔体计算模型,推导出开挖面主动破坏时的极限支护应力计算公式并应用于实际工程,采用该公式计算得到的极限支护压力与数值模拟计算结果相差较小,两种研究方法得到了相互验证;(2)采用FLAC3D数值模拟得到的地表沉降槽与实测地表沉降槽形态基本相似,近似服从正态分布,且地表沉降值基本接近;(3)随着支护应力比的减小,开挖面塑性区逐渐由开挖面前方向斜上方发展,当支护应力比为0.165时,开挖面前方土体水平位移骤然增加,开挖面塑性区延伸至地表,土体丧失整体稳定性,发生主动破坏,且从开挖面失稳后地表塑性区扩展形态来看,基本接近梯形楔形体形状,从而验证了解析公式计算模型的合理性;(4)随着支护应力比的增大,开挖面前方土体塑性区自开挖面顶部向地表斜上方延伸,当支护应力比为3.0时,塑性区发展至地面,此时土体失稳,发生被动破坏,其塑性区范围远小于主动破坏时的塑性区。     

明暗挖施工地铁车站下部暗挖隧道围岩压力计算方法研究

南宁轨道3号线青秀山地铁车站受地形限制采用上明挖下暗挖法施工。下部暗挖隧道根据埋深介于深浅埋之间,进行结构设计时,先施工的上部明挖站厅结构等效处理恰当与否,对于保证暗挖隧道结构安全至关重要。通过理论推导表明,当上部站厅结构等效为土体时,其下部暗挖隧道竖向围岩压力为150.69 kN/m,水平围岩压力为95.28 kN/m;当等效为附加荷载时,其下部暗挖隧道竖向围岩压力为439.83 kN/m,水平围岩压力为103.28 kN/m。通过数值计算表明,当上部站厅结构等效为土体时,最大安全系数为60.29,其部位在拱腰处,最小安全系数为7.39,其部位在拱底处;当等效为附加荷载时,最大安全系数为21.558,其部位在拱脚处,最小安全系数为2.529,其部位在拱底处。因此,建议暗挖隧道围岩压力计算时,上部站厅结构按照附加荷载处理较为合适。