城市综合管廊火灾温度场分布及结构损伤数值模拟北大核心CSCD

为了对火灾下城市综合管廊的消防及其结构设计提供一定参考依据,文章以义乌商城大道地下综合管廊工程为依托,采用三维火灾动力学模拟软件FDS5.0建立高压电力舱火灾模型,针对电缆火灾对其舱室内部火灾发展过程及温度分布进行模拟研究。并将300℃作为混凝土结构高温损伤的临界条件,通过ANSYS有限元软件对舱室结构进行热分析,得到火灾下管廊结构温度场分布以及结构高温损伤深度。研究结果表明,若电缆舱室内下层电缆发生火灾时,其同侧上部电缆和另一侧电缆将先后被引燃,火势迅速扩大,其火灾最大热释放速率为11.5MW;且电缆燃烧范围相比于整个防火分区较小,可采用密闭自熄方式并辅以自动灭火系统进行火灾处理,属通风控制型火灾;在短期电缆火灾作用下,舱室内电缆燃烧使管廊结构形成了温度梯度较大的非线性温度场,且仅在一定范围内对结构造成高温损伤。     

Fluent软件在膨胀节设计中的应用

针对Fluent软件流体计算能力应用于膨胀节设计中,介绍了在高温高流速介质下膨胀节温度场分布计算方法.膨胀节内流体介质为750℃的高温介质,且流速高达100 m/s.膨胀节采用双插式内衬结构,借助Fluent软件进行流热耦合计算,得出温度场分布情况.同时,基于Fluent软件对于通过波纹管流体的压降进行模拟,通过CFD...     

隧道内大巴车火灾热释放率及温度场研究

大巴车火灾是常见的一种隧道火灾,其对隧道结构稳定,尤其是人员安全构成了巨大威胁。文章考虑车身、座椅、内饰、行李等材料的不同燃烧特性,建立精细化大巴车燃烧数值模拟模型。通过对比车辆从前、中、后座位处引燃3种工况,对大巴车的火源热释放率(HRR)、温度场以及火灾规律进行了研究。采用玻尔兹曼曲线叠加高斯曲线拟合方法得到了大巴车HRR计算公式。研究结果表明:大巴车热释放率峰值可达48 MW,平均热释放率为8.1 MW,燃烧释放能量为14.5 GJ;燃烧最高温度达1 040℃,车门处120 s可达到60℃,从后部点燃车门处升温快,且最易引爆油箱。     

车辆燃烧下大跨径悬索桥主缆高温力学性能研究

桥梁工程的飞速发展导致了汽车通行量大幅度增多,由此引发的汽车燃烧事件增多,汽车燃烧事件一旦发生,将对桥梁结构造成极大威胁。文章利用有限元软件ANSYS建立全桥三维有限元模型,根据定义的钢丝热工参数和油罐车升温曲线对主缆施加温度荷载,分析油罐车在三塔悬索桥主跨跨中发生燃烧时桥梁结构主缆相应的瞬态温度场和力学时变性能,并根据热-结构耦合理论计算出主缆在高温下的力学性能衰退规律,以此得到三塔悬索桥油罐车火灾下的破坏时间,为制定大跨径缆索体系桥梁的抗火措施提供了技术支持。     

LNG储罐热角保护不同工况的温度场分析

热角保护是大型LNG储罐绝热设计的重要环节。为了解热角保护(TCP)温度场分布,利用ANSYS软件对热角保护在全年最高、最低温工况和全年最高、最低温伴泄漏工况的温度场进行了有限元模拟分析,结果表明全年最高温伴泄漏工况罐底和罐壁的交汇处形成最大热流;内罐出现泄漏时会在热角保护底端内面一定高度范围内形成很强的低温区域。该结果对LNG储罐设计和工程操作有借鉴意义。     

疏水装置放水管温度场的数值模拟

水蒸汽管道中的冷凝水由疏水装置排出。为研究极寒地区疏水装置放水管冬季结冰的问题,采用计算流体力学软件Fluent建立了放水管死管段热损失的物理模型,并对管道内部温度场进行模拟分析。模拟结果很好地显示了管道内的温度场,并得到了管道轴线上的温度分布,结果表明:死管段长度对管道内温度场有重要影响。将死管段长度控制在0.2 m以内,可有效避免放水管冷凝水结冰的问题。     

综合管廊天然气舱内爆炸对邻近地铁隧道的影响研究

针对综合管廊与城市地铁共同建设的方案,文章运用AUTODYN软件对综合管廊天然气舱内爆炸对邻近地铁隧道的影响进行了数值模拟分析。分析结果表明:在综合管廊天然气舱室天然气浓度达到10%时,200 m防火分区内TNT当量为41.6 kg;爆炸冲击波对圆形地铁隧道的拱顶和拱腰影响较大,需采取必要的防护措施;当周围土体为砂土材料,综合管廊处于圆形地铁隧道正上方且前行方向一致时,管廊与地铁隧道之间的垂直间距越大,爆炸冲击波对地铁隧道的影响越小;当垂直间距为7.2 m时,最大动拉应力为1.86 MPa(包括隧道管片静态应力,约为1 MPa),略小于地铁隧道的抗拉强度设计值1.89 MPa,最大振动速度与最大位移均符合相关规范以及结构稳定性要求,因此建议管廊与地铁隧道的垂直间距不小于7.2 m。     

油罐车火灾下的钢桥高温屈曲失稳特性研究

为了探明钢桥火灾下的腹板和底板的临界屈曲应力变化规律,文章利用火灾动力学软件FDS建立钢桥热分析模型,将多项式拟合所确定的钢材热工参数函数赋予钢材板件,通过确定油罐车热释放率增长模型计算得到桥梁随时间变化的温度场。同时根据钢材板件屈曲理论计算得到火灾下桥梁腹板和底板随时间变化的临界屈曲应力,并采用有限元算法进行验证。结果表明:当油罐车燃烧17min时,腹板的临界屈曲应力将大幅度降低,小于此时由恒载、活载引起的腹板应力值,此时桥梁的跨中竖向位移小于规范设定的桥梁的容许位移值,桥梁火灾下将率先发生弯剪屈曲破坏而不是强度或位移破坏;钢结构桥梁桥下发生油罐车火灾后最佳抗火救援时间为火灾发生的15min内。     

高温环境下钢筋混凝土结构温度传播规律研究

高温环境下钢筋混凝土结构的力学性能会出现不同程度降低,严重影响结构的使用寿命,而钢筋混凝土结构内的温度分布规律是分析构件抗火性能和维修加固的依据。鉴于此,文章依托成都市某装配式隧道工程,基于该隧道工程钢筋混凝土衬砌实际情况,采用室内耐火试验,研究高温环境下钢筋混凝土结构内温度传播规律。根据室内试验成果,采用数值模拟方法对混凝土相关热工参数进行优化,获得更适合于工程实际的数值模拟参数,并对实际工程装配式隧道进行热力耦合分析。研究结果表明:(1)单面受火条件下,钢筋混凝土梁距离受火表面越近,升温速率越快温度越高;(2)基于有限元方法修正导热系数计算公式,可为仿真计算参数选取提供参考;(3)顶板与中墙、侧墙相连接的边角处易产生热应力集中,对结构损伤较大,在隧道防火设计时应考虑加强。     

城市地下综合管廊自动灭火系统设计研究

城市地下综合管廊内设有大量的电力、通信电缆等市政管线,一旦发生火灾,导致电力、通信等系统中断,将会严重影响人们的正常生活,造成巨大的经济损失。介绍了各种自动灭火系统的特点及优缺点并进行比较分析。着重介绍了超细干粉灭火系统的设计。这些可为同类工程提供一些参考和研究。     

火灾下埋地管道温升计算中地表边界条件研究

地面发生火灾时,土壤原有的热平衡被破坏,新的温度场建立起来,影响土壤中敷设的油气管道的温度分布.针对这一情况,建立了非稳态传热模型.分析不同的火灾类型,采用不同的边界条件对模型进行了数值模拟.在VB环境中编制相应的软件,实现基础数据输入、温度场迭代、结果输出等功能.通过分析模拟结果,确定了此类模拟中各种边界条件适用的范围.这一模型的建立,为后续的管内输送介质温度分配的研究提供了科学的依据.     

制氢转化炉下猪尾管断裂失效分析及解决方案

利用有限元软件ANSYS模拟分析制氢炉上、下猪尾管在操作工况下由内压和高温分别引起的变形及其应力分布,确定下猪尾管危险截面,找到导致其断裂的主要因素,并以此为依据对制氢炉炉尾管进行改进,让上猪尾管承担一定的应力.最后,对改进后的制氢炉结构进行设计强度校核,以确保制氢炉长周期安全运行.     

矩形断面盾构隧道在火灾高温作用下的力学性能研究

矩形断面盾构隧道以其显著的空间利用优势得到了越来越多的应用与推广,但其特殊的断面型式也导致了衬砌结构内力的不合理分布,往往需要专门设计承载力较高的复合管片及接头构型,而且一旦在矩形断面盾构隧道中发生升温速率快、峰值温度高的大型火灾,以复合管片为基本单元的衬砌结构在火灾高温作用下极易劣化,严重威胁结构安全。文章以上海市某大断面矩形盾构隧道为工程背景,基于不同量级的火灾温升曲线建立了相应的热-力耦合有限元模型,讨论了衬砌结构的温度场、位移场及应力场分布。研究表明,导致矩形盾构隧道不满足正常使用极限状态的温度量级在Tem400左右;而导致结构不能继续承载的温度量级在Tem600左右。     

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。     

双火源隧道火灾特性全尺寸试验研究

隧道内车辆碰撞、火焰和高温烟气的热辐射和热对流因素极易引发双火源或多火源火灾事故，严重威胁隧道内人员安全。为了研究纵向通风条件下隧道双火源火灾发展特性，依托上海市中心城区北横通道开展现场全尺寸火灾试验，采用2组柴油池火共进行5组火灾试验。通过改变双火源引燃时间和火源间距，重点分析连锁型双火源和不同火源间距下并发型双火源火灾发展全过程关键参数特性，包括火焰偏转角、火灾热释放速率、纵向和竖向烟气温度和一氧化碳浓度。试验结果表明：连锁型火灾由于引燃时间不同，双火源发展不同步，双火源的热释放速率呈现此消彼长的发展态势，竞争燃烧显著。对于火源间距为2 m的连锁型双火源，不同发展阶段内下游火源的火焰偏转角始终大于上游火源的火焰偏转角。对于火源间距为5 m、10 m、20 m的并发型双火源，双火源的火焰偏转角基本接近一致。与以往全尺寸隧道火灾试验中拱顶烟气温度测量方案不同，采用间距为1 m的光纤光栅温度传感器测量隧道拱顶烟气温度。对于不同火源间距下的双火源火灾，其拱顶纵向烟气温度分布曲线存在多个温度峰值。无论是热辐射导致的温度峰值还是热对流导致的温度峰值，下游火源对应的温度峰值始终大于上游火源对应的...     

低温地区沥青路面温度场及温度应力分析

基于低温期的气候特点,采用有限元软件ABAQUS对本文对半刚性沥青路面结构温度场进行了模拟,分析了不同时刻路面内部温度随外界环境的变化规律,进一步的研究了在周期性气候作用下的路面结构内部温度应力,为低温期沥青路面结构设计提供理论依据。     

地铁车辆主动灭火系统对人员安全疏散的有效性分析

由于轨道交通车辆空间相对密闭、人员密集且无序,一旦发生火灾即会造成群死群伤,因此急需提高其消防安全隐患的防范能力.本文以地铁车厢为载体,加载主动灭火系统,运用火灾动力学模拟软件FDS对地铁车厢典型着火位置发生火灾时,是否使用主动灭火系统两种火灾场景进行数值计算,对比分析两种火灾场景下的烟气蔓延规律及主要火灾产物的分布及变化规律.研究表明,主动灭火系统能有效地抑制地铁列车火灾温度的升高、控制烟气蔓延速度,为人员逃生提供较为安全的环境.     

节段预制拼装地下综合管廊模态分析

文章依托某预制拼装综合管廊工程,采用等待土弹簧模型和接头平面转动模型建立节段预制综合管廊梁单元有限元模型,对比分析土质、接头刚度变化对结构模态的影响。结果表明:节段预制综合管廊结构进行模态分析以及动力分析必须考虑土-结构相互作用;一定接头刚度范围内,接头刚度对预制管廊结构纵向漂移、横向漂移、一阶横向振动、竖向漂移以及一阶竖向漂移等主要阵型影响很小;一定地基弹簧刚度范围内,结构主要频率随着地基土弹簧刚度增大而增大,主要阵型对土质类别最为敏感,在动力分析计算中应该着重考虑。     

基于红外成像的埋地热油管道定位方法

对埋地输油管道进行了传热分析,建立了埋地输油管道三维物理模型。通过简化物理模型,建立了埋地输油管道三维数学模型,并通过CFD软件进行了模拟计算。输油管道热影响区域在地面红外成像分布比较明显,输油管道在地面投影区域温度明显偏高。进行了红外成像管道定位实验测试,由于土壤热物性不同,在输油管道地面热影响区域温度场分布并不非常均匀。模拟计算和实验研究表明:输油管道热影响区域在地面模拟红外成像分布情况和实际情况吻合。     

湿热地区沥青加铺层温度分布影响因素与最高温度拟合研究

受湿热地区气候环境的影响,水泥混凝土路面沥青加铺层温度场备受关注。文章选取湿热地区典型路段观测点,设计沥青加铺层结构温度场测试方案,实测沥青加铺层温度场,灰关联分析加铺层温度场影响因素,并采用Matlab软件,对加铺结构中的最高温度进行回归拟合研究。结果表明:路面结构内温度随太阳辐射和气温的昼夜变化而呈现出周期性变化,随着路面深度的增加,温度的变化幅度减少,路表2cm处温度为极端高温和极端低温区;各因素对路面结构温度场影响显著性排序为:日太阳总辐射日最高气温日平均相对湿度日平均风速,并得到路表2cm处最高温度线性回归分析方程。