礦井火災過程中煙流參數(shù)變化規(guī)律數(shù)值模擬研究
發(fā)布時間：2021-10-23 04:36
本論文以分析火災燃燒特征與火災時期風流紊亂的原因為基礎，采用CFD方法對巷道火災時期煙流性態(tài)的發(fā)展過程進行了三維瞬態(tài)數(shù)值模擬研究。本論文首先分析了當巷道發(fā)生火災后風流逆退和風流逆轉的原因，并從理論上修正了火區(qū)熱阻力概念，從而推導出火區(qū)的阻力公式。論文分析了巷道火災模擬的數(shù)學模型，以有限體積法為基礎，對該模型的控制微分方程進行了離散化處理。根據(jù)數(shù)值模擬計算結果首先驗證了本文所建火災模型的合理性。隨后對火區(qū)內(nèi)速度場，溫度場的發(fā)展規(guī)律進行了數(shù)值分析。針對巷道發(fā)生火災后，在火區(qū)附近，煙流會沿著頂板逆著風流流動一段距離的現(xiàn)象，通過數(shù)值模擬，分析了入口端風速、火源熱釋放速率、巷道當量直徑對逆流層長度的影響，根據(jù)分析模擬結果得出了逆流層長度的計算公式。
【文章來源】：遼寧工程技術大學遼寧省
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線圖
- 21 -圖 3.3 巷道三維模型示意圖Fig.3.3 Schematic diagram of three-dimensional model of roadway3.2.2 礦井火災模擬湍流模型分類及選擇巷道發(fā)生火災時，存在復雜流動，流動的雷諾數(shù)遠大于 2320，屬于湍流流態(tài)。關于湍流數(shù)值計算，已經(jīng)采用的方法一般可以分為大渦模擬（LES）、雷諾時均法（RANS）和直接模擬（DNS）三類。通過參考相關文獻[21]，并考慮流體是否可壓，建立特殊的可行的問題、精度的要求、計算機的能力、時間的限制和不同模型的適用范圍和限制以及軟件中的模型種類。目前在 Fluent 巷道火災燃燒模擬模型中，主要選用考慮浮力影響的RNGk 模型。
當巷道發(fā)生火災后，火災一般 6-15 分鐘就能達到穩(wěn)定，本文假定環(huán)境溫度為 25℃，氣壓為一個標準大氣壓，模擬巷道坡度為 0，火源熱釋放率為 15m/s，釋放的高溫煙流溫度為 1300℃。按巷道入口端通風速度的不同，取 5 種火災模擬工況，詳見表 3.1。表 3.1 巷道煙流性態(tài)發(fā)展計算工況Fig.3.1 Smoke flow of sexual state development conditions calculation工況 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5通風速度/m.s-10.5 1 1.5 2 2.53.3 模擬結果及分析3.3.1 巷道內(nèi)速度場的發(fā)展規(guī)律當巷道火災達到穩(wěn)定時，巷道內(nèi)煙流的速度場的變化趨勢如圖 3.4 所示：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鐵路隧道火災中煙氣逆流層長度的研究[J]. 趙望達,李洪,徐志勝,姜學鵬. 防災減災工程學報. 2010(03)
[2]隧道內(nèi)火焰頂棚射流最高溫度的分布研究[J]. 毛軍,郗艷紅,樊洪明. 中國礦業(yè)大學學報. 2010(03)
[3]控制縱向通風隧道火災煙流的模型[J]. 陳建忠,涂耘. 公路隧道. 2007(04)
[4]一個新的水平隧道火災煙氣逆流層長度模型研究[J]. 周延. 中國礦業(yè)大學學報. 2007(05)
[5]熱阻力概念的修正及計算方法[J]. 程小虎,曾艷華. 防災減災工程學報. 2006(04)
[6]巷道火災過程中燃燒速率和釋熱速率的預測[J]. 傅培舫,周懷春. 燃燒科學與技術. 2006(05)
[7]火災時隧道截面形狀對臨界風速和煙氣分布影響的數(shù)值研究[J]. 周孝清,趙相相,丁云飛,鄭志敏. 廣州大學學報(自然科學版). 2006(02)
[8]隧道火災三維數(shù)值模擬的瞬態(tài)分析[J]. 謝寧,馮煉,王婉娣,張發(fā)勇. 中國鐵道科學. 2005(06)
[9]巷道火災節(jié)流過程及其影響因素的研究[J]. 傅培舫,周懷春,俞啟香,蔣時才,葉汝陵. 煤炭學報. 2005(02)
[10]隧道火災研究現(xiàn)狀綜述[J]. 洪麗娟,劉傳聚. 地下空間與工程學報. 2005(01)
博士論文
[1]基于物理場模型的礦井火災動態(tài)仿真技術研究[D]. 譚波.中國礦業(yè)大學（北京） 2010
碩士論文
[1]長大公路隧道火災煙流性態(tài)的三維瞬態(tài)數(shù)值模擬研究[D]. 沈碧輝.西南交通大學 2008
[2]礦井火災時期煙流動態(tài)過程的數(shù)值模擬[D]. 耿繼原.遼寧工程技術大學 2007
[3]公路隧道火災一維瞬態(tài)數(shù)值模擬研究[D]. 程小虎.西南交通大學 2007
[4]巷道中火災煙氣的流場研究[D]. 夏妍春.遼寧工程技術大學 2002
本文編號：3452478
【文章來源】：遼寧工程技術大學遼寧省
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線圖
- 21 -圖 3.3 巷道三維模型示意圖Fig.3.3 Schematic diagram of three-dimensional model of roadway3.2.2 礦井火災模擬湍流模型分類及選擇巷道發(fā)生火災時，存在復雜流動，流動的雷諾數(shù)遠大于 2320，屬于湍流流態(tài)。關于湍流數(shù)值計算，已經(jīng)采用的方法一般可以分為大渦模擬（LES）、雷諾時均法（RANS）和直接模擬（DNS）三類。通過參考相關文獻[21]，并考慮流體是否可壓，建立特殊的可行的問題、精度的要求、計算機的能力、時間的限制和不同模型的適用范圍和限制以及軟件中的模型種類。目前在 Fluent 巷道火災燃燒模擬模型中，主要選用考慮浮力影響的RNGk 模型。
當巷道發(fā)生火災后，火災一般 6-15 分鐘就能達到穩(wěn)定，本文假定環(huán)境溫度為 25℃，氣壓為一個標準大氣壓，模擬巷道坡度為 0，火源熱釋放率為 15m/s，釋放的高溫煙流溫度為 1300℃。按巷道入口端通風速度的不同，取 5 種火災模擬工況，詳見表 3.1。表 3.1 巷道煙流性態(tài)發(fā)展計算工況Fig.3.1 Smoke flow of sexual state development conditions calculation工況 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5通風速度/m.s-10.5 1 1.5 2 2.53.3 模擬結果及分析3.3.1 巷道內(nèi)速度場的發(fā)展規(guī)律當巷道火災達到穩(wěn)定時，巷道內(nèi)煙流的速度場的變化趨勢如圖 3.4 所示：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鐵路隧道火災中煙氣逆流層長度的研究[J]. 趙望達,李洪,徐志勝,姜學鵬. 防災減災工程學報. 2010(03)
[2]隧道內(nèi)火焰頂棚射流最高溫度的分布研究[J]. 毛軍,郗艷紅,樊洪明. 中國礦業(yè)大學學報. 2010(03)
[3]控制縱向通風隧道火災煙流的模型[J]. 陳建忠,涂耘. 公路隧道. 2007(04)
[4]一個新的水平隧道火災煙氣逆流層長度模型研究[J]. 周延. 中國礦業(yè)大學學報. 2007(05)
[5]熱阻力概念的修正及計算方法[J]. 程小虎,曾艷華. 防災減災工程學報. 2006(04)
[6]巷道火災過程中燃燒速率和釋熱速率的預測[J]. 傅培舫,周懷春. 燃燒科學與技術. 2006(05)
[7]火災時隧道截面形狀對臨界風速和煙氣分布影響的數(shù)值研究[J]. 周孝清,趙相相,丁云飛,鄭志敏. 廣州大學學報(自然科學版). 2006(02)
[8]隧道火災三維數(shù)值模擬的瞬態(tài)分析[J]. 謝寧,馮煉,王婉娣,張發(fā)勇. 中國鐵道科學. 2005(06)
[9]巷道火災節(jié)流過程及其影響因素的研究[J]. 傅培舫,周懷春,俞啟香,蔣時才,葉汝陵. 煤炭學報. 2005(02)
[10]隧道火災研究現(xiàn)狀綜述[J]. 洪麗娟,劉傳聚. 地下空間與工程學報. 2005(01)
博士論文
[1]基于物理場模型的礦井火災動態(tài)仿真技術研究[D]. 譚波.中國礦業(yè)大學（北京） 2010
碩士論文
[1]長大公路隧道火災煙流性態(tài)的三維瞬態(tài)數(shù)值模擬研究[D]. 沈碧輝.西南交通大學 2008
[2]礦井火災時期煙流動態(tài)過程的數(shù)值模擬[D]. 耿繼原.遼寧工程技術大學 2007
[3]公路隧道火災一維瞬態(tài)數(shù)值模擬研究[D]. 程小虎.西南交通大學 2007
[4]巷道中火災煙氣的流場研究[D]. 夏妍春.遼寧工程技術大學 2002
本文編號：3452478
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