不同结构参数下的半U形地下空间烟气运动参数的机器学习预测

作     者：徐志胜 殷耀龙 雷志强 陈诗仪 应后淋 

作者机构：中南大学土木工程学院 

出 版 物：《灾害学》 (Journal of Catastrophology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：12[管理学] 03[法学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 0838[工学-公安技术] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 0306[法学-公安学] 

基　　金：国家自然科学基金项目“环保型泡沫灭火剂性能调控机制与理论模型研究”(52176146) 

主　　题：半U形地下空间 机器学习 截面宽度 坡高 烟气回流长度 最高烟气温升 

摘      要：结合火灾数值模拟（FDS）与机器学习方法，本文对半U形地下空间火灾时的烟气运动进行了深入分析。研究发现，在预测烟气回流长度及烟气最高温升方面，BP神经网络相比于支持向量机回归（SVR）展现了更高的精度，其决定系数超过了95%，而相对误差仅集中在20%以内，显著优于SVR方法。通过shap值解释机器学习模型，并结合FDS数值模拟的结果，揭示坡高是影响烟气回流长度的决定性因素，且坡高的增大、宽度的减小或热释放速率增大均会缩短烟气回流。同时，热释放速率是影响烟气最高温升的主要因素，受坡高影响较大，而宽度的减小虽能在一定幅度上降低最高烟气温升，但效果并不显著。此项研究拓展了地下空间火灾烟气运动参数的预测方法，为地下空间火灾动力学行为预测及通风排烟系统的优化设计贡献了创新性的方法。