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受限空间内流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布

清华大学学报（自然科学版） 2024年第6期64卷 1016-1023页

作者：焦伟冰陈长坤杜武豪石朗中南大学防灾科学与安全技术研究所长沙410075

为探究受限空间流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征,搭建1∶10缩尺寸受限空间模型,开展7种不同泄漏速率的流淌火火灾试验以及12种不同尺寸的油池火火灾试验,重点分析火源直径、质量燃烧速率和受限空间内的温度场分布特征。研究结果表明... 详细信息

为探究受限空间流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征,搭建1∶10缩尺寸受限空间模型,开展7种不同泄漏速率的流淌火火灾试验以及12种不同尺寸的油池火火灾试验,重点分析火源直径、质量燃烧速率和受限空间内的温度场分布特征。研究结果表明:受限空间流淌火根据火源直径随时间的变化可以将燃烧分为3个阶段:燃烧扩散阶段、燃烧稳定阶段以及燃烧熄灭阶段。燃烧阶段的转变主要由燃料质量泄漏速率与质量燃烧速率的相对大小决定。当质量燃烧速率与质量泄漏速率达到平衡时,燃料在达到火焰前沿前已完全燃烧,火源直径停止增大,燃烧进入稳定阶段。燃烧稳定阶段时,流淌火和油池火的温度场分布特征相似,随着火源功率的增大,火源根部的温度逐渐降低,而顶棚的温度不断上升。该研究可为受限空间流淌火火灾的探测设计提供理论基础。

关键词：受限空间流淌火火源面积扩散规律燃烧速率温度场

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混凝土路面乙醇流淌燃烧特性试验研究

安全与环境学报 2024年

作者：陈长坤杜武豪焦伟冰石朗中南大学防灾科学与安全技术研究所

为探究液体燃料泄漏燃烧特性，以混凝土为底板开展点燃与非点燃条件下乙醇流淌火试验，测量并分析扩散直径、火焰温度、单位面积燃烧速率等关键参数。结果表明，根据泄漏速率与燃烧速率的相对关系，可以将乙醇流淌火燃烧过程划分为扩散... 详细信息

为探究液体燃料泄漏燃烧特性，以混凝土为底板开展点燃与非点燃条件下乙醇流淌火试验，测量并分析扩散直径、火焰温度、单位面积燃烧速率等关键参数。结果表明，根据泄漏速率与燃烧速率的相对关系，可以将乙醇流淌火燃烧过程划分为扩散燃烧阶段与准稳态燃烧阶段，并建立了流淌火扩散燃烧阶段和准稳态燃烧阶段扩散直径预测理论模型。扩散直径、火焰温度均随乙醇泄漏速率（40～80 mL/min）增加而增大。其中，当泄漏速率为80 mL/min时，火焰温度峰值最高（约为860 ℃）。此外，在本试验中乙醇流淌火单位面积燃烧速率约为乙醇油池火的68%，这主要是由于乙醇流淌燃烧过程中存在热损失并且乙醇流淌火的火焰热辐射吸收程度更低。

关键词：安全工程液体燃料流淌火混凝土路面燃烧特性

平行导洞压入式通风对特长隧道污染物分布的影响

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安全与环境学报 2024年第3期24卷 1000-1009页

作者：刘红森王方超陈长坤焦伟冰黄河勘测规划设计研究院有限公司郑州450003 中南大学防灾科学与安全技术研究所长沙410075

为探究横通道开启方式对平行导洞压入式通风的特长隧道内污染物分布规律的影响,研究了不同横通道开启方式下的隧道内纵向风速、风压损失及污染物分布规律。所建立的隧道模型包含17个横通道,其中5个为车行横通道,12个为人行横通道,横通... 详细信息

为探究横通道开启方式对平行导洞压入式通风的特长隧道内污染物分布规律的影响,研究了不同横通道开启方式下的隧道内纵向风速、风压损失及污染物分布规律。所建立的隧道模型包含17个横通道,其中5个为车行横通道,12个为人行横通道,横通道均匀布置。考虑了5种不同的车行横通道开启方式进行研究。结果表明,在平导压入式通风时,主隧道内的纵向风速呈分段式分布,隧道中心风速最小,越靠近隧道出口的风速越大。当对称开启偶数个横通道时,由于风压平衡,隧道中心两个横通道之间的纵向风速几乎为0,无法有效稀释CO;当对称开启奇数个横通道时,隧道内风速为从隧道中心往两侧洞口方向,当平导通风风量足够大时,可将隧道内CO体积比稀释到符合规范的要求。此外,当对称开启奇数个横通道时,在相同的平导通风量下,横通道开启个数较多反而不利于降低隧道中心区域的CO体积比。所研究隧道模型中对称开启3个横通道的临界通风量最小,临界通风风量为631 m^(3)/s,与根据规范计算得到的所需通风量相差不大。因此,在进行此类隧道通风设计时,可参考规范进行通风量的计算。研究结果可为此类隧道的通风设计提供参考。

关键词：安全卫生工程技术平行导洞隧道通风污染物

隧道路面横坡对流淌火燃烧蔓延规律影响的实验研究

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中国安全生产科学技术 2024年第6期20卷 11-16页

作者：吴博文陈长坤焦伟冰林子达中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为探究地面横坡对隧道流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征的影响,搭建缩尺寸隧道模型开展研究。研究结果表明:当泄漏速率较小时,有横坡的隧道流淌火的燃烧扩散可分为4个阶段,分别为燃烧横向扩散阶段、回缩阶段、燃烧稳定阶段以及熄灭阶... 详细信息

为探究地面横坡对隧道流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征的影响,搭建缩尺寸隧道模型开展研究。研究结果表明:当泄漏速率较小时,有横坡的隧道流淌火的燃烧扩散可分为4个阶段,分别为燃烧横向扩散阶段、回缩阶段、燃烧稳定阶段以及熄灭阶段;当泄漏速率较小时,流淌火仅存在横向扩散阶段,而当泄漏速率较大时,在燃料横向扩散阶段之后会形成贴壁纵向扩散,进而形成隧道内的“T型火”。通过理论分析建立相应的流淌火横向扩散距离以及纵向扩散距离的理论预测模型。此外,当泄漏速率较小时,隧道顶棚高温区域在隧道中心。当形成“T型火”时,火焰贴壁一侧的温度明显高于隧道中心线温度。研究结果可为隧道流淌火火灾的探测设计提供理论支撑。

关键词：隧道流淌火横坡泄漏速率燃烧速率温度场

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开放与槽内倾斜电缆燃烧温度分布对比研究

中南大学学报（自然科学版） 2023年第8期54卷 3205-3212页

作者：陈长坤左博元徐童焦伟冰中南大学防灾科学与安全技术研究所湖南长沙410075

为了探究在利用电缆槽敷设聚乙烯电缆时的电缆燃烧规律,设计倾斜电缆槽试验台,开展电缆槽内聚乙烯电缆燃烧火蔓延实验。通过改变外部敷设条件、典型敷设角度和引燃位置,探究在不同条件下电缆火蔓延规律及温度特点,并结合实验结果给出电... 详细信息

为了探究在利用电缆槽敷设聚乙烯电缆时的电缆燃烧规律,设计倾斜电缆槽试验台,开展电缆槽内聚乙烯电缆燃烧火蔓延实验。通过改变外部敷设条件、典型敷设角度和引燃位置,探究在不同条件下电缆火蔓延规律及温度特点,并结合实验结果给出电缆敷设设计安装建议。研究结果表明:在燃烧过程中,槽内敷设电缆燃烧更加稳定;随倾斜角度增大,电缆火焰加速蔓延,峰值温度更早达到;槽内敷设电缆燃烧时会出现分区燃烧和伴随升温现象;槽内敷设电缆逆流火蔓延时,倾角越大,集中燃烧越早出现。

关键词：倾斜电缆燃烧特性电缆火灾电缆槽

数字孪生消防救援技术系统架构及关键技术分析

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中国安全科学学报 2023年第8期33卷 156-163页

作者：陈长坤张健焦伟冰陆童中南大学防灾科学与安全技术研究所湖南长沙410018

为提高消防救援人员安全保障能力,提升救援工作效率,综合运用新一代信息技术,将数字孪生技术应用到消防救援技术中。首先,分析消防救援人员在灭火救援过程中所面临的危险;然后,提出数字孪生消防救援技术的概念内涵,并分析数字孪生消防... 详细信息

为提高消防救援人员安全保障能力,提升救援工作效率,综合运用新一代信息技术,将数字孪生技术应用到消防救援技术中。首先,分析消防救援人员在灭火救援过程中所面临的危险;然后,提出数字孪生消防救援技术的概念内涵,并分析数字孪生消防救援技术的特点,进而提出数字孪生消防救援技术的5层系统架构,以及适合救援过程的系统架构聚合和拓展方法;最后,明确数字孪生消防救援关键技术,主要包括高精度低时延移动定位技术、多层次多视图数字线程技术以及多维度救援数据驱动建模技术等。结果表明:数字孪生消防救援技术能够提高消防救援人员的安全保障能力和救援工作的效率。通过实时数据交互和信息融合,数字孪生消防救援技术全面集成孪生数据,为救援行动提供更精确的决策支持。数字孪生消防救援技术的5层系统架构及关键技术有效连接物理实体与虚拟实体,实现数字孪生体的聚合和拓展,可以为数字孪生消防救援的应用提供有力支撑。

关键词：数字孪生消防救援系统架构关键技术数据驱动数据融合

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沟渠内杨木三合板架空燃烧的火灾行为的研究

工程热物理学报 2022年第2期43卷 559-567页

作者：陈长坤聂艳玲张宇伦雷鹏焦伟冰中南大学土木工程学院长沙410075

建立了缩尺寸沟渠火灾试验模型,测量了沟渠以及平台入口附近的温度分布,研究了沟渠内杨木三合板架空燃烧的位置和沟渠的倾斜角度对火蔓延行为的影响,分析了火焰传播特征和火蔓延速率。试验结果表明:在沟渠效应和烟囱效应的综合作用下,... 详细信息

建立了缩尺寸沟渠火灾试验模型,测量了沟渠以及平台入口附近的温度分布,研究了沟渠内杨木三合板架空燃烧的位置和沟渠的倾斜角度对火蔓延行为的影响,分析了火焰传播特征和火蔓延速率。试验结果表明:在沟渠效应和烟囱效应的综合作用下,火焰先从杨木三合板与沟渠底板之间的狭长空间传播到沟渠顶部,在入口处形成喷射状火焰;狭长空间内的温度先快速上升,且在一定时间内明显更高,倾斜角度越大,高温段越贴近三合板表面,传热作用越明显;当倾斜角度为30°和45°时,火蔓延速率较大,三合板的架空高度较小时,从沟渠蔓延到平台入口的热烟气较多。

关键词：沟渠火灾燃料位置倾斜角度喷射状火焰火蔓延速率

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织物衬垫磨损对自润滑关节轴承动力学的影响

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 88-94页

作者：郝秀红田润威焦伟朱恒辉燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

自润滑关节轴承在服役过程中,衬垫的磨损导致自润滑关节轴承内外圈之间产生间隙,自润滑运动副间隙的存在加速了内外圈之间的碰撞以及衬垫的进一步磨损,对自润滑关节轴承的动力学特性产生较大的影响。此外,衬垫的磨损还会导致各构件非线... 详细信息

自润滑关节轴承在服役过程中,衬垫的磨损导致自润滑关节轴承内外圈之间产生间隙,自润滑运动副间隙的存在加速了内外圈之间的碰撞以及衬垫的进一步磨损,对自润滑关节轴承的动力学特性产生较大的影响。此外,衬垫的磨损还会导致各构件非线性特性的恶化,降低自润滑关节轴承的稳定性。为研究织物衬垫磨损对自润滑关节轴承动力学响应的影响,文中建立了带间隙的自润滑关节轴承运动副矢量模型。首先,通过修正Lankarani-Nikravesh(L-N)法向接触力模型和改进的库仑摩擦力模型,对内外圈间隙处的碰撞力进行建模;然后,基于牛顿第二定律建立了含间隙的刚柔耦合动力学方程;最后,分析讨论不同织物衬垫磨损量和不同摩擦因数条件下含间隙的自润滑关节轴承传动系统的动力学特性,并利用相图和Poincare映射图分析了自润滑关节轴承的非线性特性。结果表明:随着织物衬垫磨损量的增加,自润滑关节轴承内圈和外圈的动力学行为表现出非线性特性;衬垫磨损量一定时,随着衬垫摩擦因数的增加,系统稳定性得到提高,抑制了混沌现象的发生。

关键词：自润滑关节轴承衬垫磨损刚柔耦合动力学动态特性

特长公路隧道平导抽吸式排烟策略数值模拟研究

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现代隧道技术 2023年第5期60卷 120-127,157页

作者：王方超刘红森陈长坤焦伟冰黄河勘测规划设计研究院有限公司郑州450003 中南大学防灾科学与安全技术研究所长沙410075

为探讨利用平导作为排烟道的平导抽吸排烟新模式,建立含平行导洞的特长隧道数值模型,研究平导抽吸排烟时隧道内的烟气蔓延特征及温度分布规律。结果表明,使用平导抽吸模式进行排烟可以有效抑制主隧道内的烟气蔓延。火灾发生后100 s时,... 详细信息

为探讨利用平导作为排烟道的平导抽吸排烟新模式,建立含平行导洞的特长隧道数值模型,研究平导抽吸排烟时隧道内的烟气蔓延特征及温度分布规律。结果表明,使用平导抽吸模式进行排烟可以有效抑制主隧道内的烟气蔓延。火灾发生后100 s时,主隧道内基本上没有烟气,900 s时基本上达到稳定状态,烟气不再往主隧道两侧蔓延;随着平导两端排烟量的增大,烟气稳定时在主隧道内的蔓延距离逐渐变小。当平导两端总排烟量为600 m^(3)/s时,烟气被完全控制在开启的3个横通道范围内;当开启3个横通道进行排烟时,顶棚最高烟气温升随排烟量的增大而降低;当对称开启2个横通道进行排烟时,隧道顶棚最高烟气温升随排烟量的增大变化不明显。在平导抽吸排烟模式下,隧道顶棚下方的烟气温度沿纵向呈指数衰减,并且烟气温度的衰减速率与横通道开启模式、排烟量的大小几乎无关。

关键词：特长公路隧道火灾平行导洞温度分布烟气控制