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地铁上盖简支单向板耐火性能缩尺试验研究

中国安全生产科学技术 2024年第9期20卷 141-149页

作者：仇培云段进涛杨展刘建勇吴欣广州地铁建设管理有限公司广东广州510330 广州地铁集团有限公司广东广州510330 广州市建筑材料工业研究所有限公司广东广州510663 广东省火灾防护与检测技术重点实验室广东广州510663

为解决大尺寸、大荷载、超限的地铁上盖单向板耐火极限难以判定的难题,依据钢筋混凝土单向板火灾下挠曲变形方程和截面内力平衡原理提出等厚度的单向板缩尺试验方法,并开展对比火灾试验验证。研究结果表明:试验过程中,足尺模型和缩尺模... 详细信息

为解决大尺寸、大荷载、超限的地铁上盖单向板耐火极限难以判定的难题,依据钢筋混凝土单向板火灾下挠曲变形方程和截面内力平衡原理提出等厚度的单向板缩尺试验方法,并开展对比火灾试验验证。研究结果表明:试验过程中,足尺模型和缩尺模型的温度场和力学行为都保持一致性,最终二者的耐火极限相对误差为-4.7%,缩尺单向板的试验结果偏保守;单向板在火灾下的挠曲变形接近正弦半波函数;根据截面内力平衡原理揭示影响单向板耐火极限的关键因素底部纵向钢筋的温度。单向板缩尺模型耐火试验可以等效反映足尺模型的耐火极限。研究结果可为地铁上盖楼板耐火性能的评估和消防验收提供有效的测试方法。

关键词：地铁上盖单向板耐火性能火灾试验缩尺试验

基于混合型遗传算法的森林可燃物热解动力学参数优化方法

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物理化学学报 2016年第9期32卷 2223-2231页

作者：牛慧昌姬丹刘乃安中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026 广州中国科学院工业技术研究院城市公共安全技术研究中心广州511458

森林可燃物热解动力学参数的优化计算是构建综合热解模型的关键步骤。传统的基于梯度的优化方法收敛速度快但全局寻优能力不足,基于"生物进化理论"的遗传算法具有全局寻优能力但收敛速度慢。本研究首先探讨了单纯的遗传算法对初始值设... 详细信息

森林可燃物热解动力学参数的优化计算是构建综合热解模型的关键步骤。传统的基于梯度的优化方法收敛速度快但全局寻优能力不足,基于"生物进化理论"的遗传算法具有全局寻优能力但收敛速度慢。本研究首先探讨了单纯的遗传算法对初始值设置的依赖,发现设定合适的初始值能够稳定计算结果,加快算法的收敛速度。针对初始值未知的情况,本文提出了将单纯的遗传算法与迭代算法相结合构建混合型遗传算法的流程。然后以樟子松松枝为例,采用热重分析仪开展了森林可燃物热解实验。假设可燃物热解失重过程遵循三步一级平行反应模型,通过对比单纯遗传算法和混合型遗传算法的收敛过程,发现混合型遗传算法能够快速地获取全局最优的动力学参数,显著地提高遗传算法的优化性能。

关键词：混合型遗传算法非线性拟合森林可燃物热解动力学

核电厂水平多层电缆托盘火灾数值模拟分析验证

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核科学与工程 2018年第3期38卷 448-452页

作者：祝赫曾武勇郑子辉彭岚毕昆中广核工程有限公司广东深圳518045 广州中国科学院工业技术研究院核电火灾安全联合实验室广东广州511458

本文基于火灾区域模型的分析方法,建立包含水平多层电缆托盘的燃烧模型,通过输出电缆燃烧时的动态热释放速率,为火灾区域模型分析电缆燃烧场景提供火源功率输入。通过将模拟结果比对美国NRC发布的核电厂火灾实验数据,验证该水平多层电... 详细信息

本文基于火灾区域模型的分析方法,建立包含水平多层电缆托盘的燃烧模型,通过输出电缆燃烧时的动态热释放速率,为火灾区域模型分析电缆燃烧场景提供火源功率输入。通过将模拟结果比对美国NRC发布的核电厂火灾实验数据,验证该水平多层电缆托盘燃烧模型的精确性;通过电缆燃烧实验的热释放速率以及FLASH-CAT模型,对该燃烧模型的计算结果进行验证。分析比较表明,对于各层托盘及托盘内电缆类型均相同的工况,该燃烧模型与FLASH-CAT计算精度基本一致;但是对于托盘中布置有不同类型或不同长度电缆的工况,该燃烧模型的计算结果精度有显著提升。

关键词：核电厂水平多层电缆托盘数值模拟有效性

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火焰撞击障碍物形成的溢流火焰融合行为研究

中国安全科学学报 2021年第4期31卷 171-176页

作者：邢朝亮黄咸家何乐祝赫郑泽铭广州中国科学院工业技术研究院核电火灾安全联合实验室广东广州511458 中广核工程有限公司核电安全监控与装备国家重点实验室广东深圳518124

为深入了解核电厂横向多层电缆桥电缆火灾,针对横向多层电缆火焰撞击障碍物形成的溢流火焰融合现象开展试验研究。试验分别在10、14、28、42、56和84 kW等不同火焰热释放速率(HRR)和0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 m等不同挡板-燃烧器距离条... 详细信息

为深入了解核电厂横向多层电缆桥电缆火灾,针对横向多层电缆火焰撞击障碍物形成的溢流火焰融合现象开展试验研究。试验分别在10、14、28、42、56和84 kW等不同火焰热释放速率(HRR)和0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 m等不同挡板-燃烧器距离条件下进行。对比分析不同工况下的火焰间歇概率图,引入火焰融合概率来描述火焰融合现象,发现火焰的融合行为可由火焰HRR和挡板-燃烧器距离的比值来量化区分。当比值小于200时,溢流火火焰完全不融合,为不融合区;当比值大于600时,溢流火火焰完全融合,为完全融合区;当比值大于200小于600时,溢流火火焰间歇融合,为间歇融合区。

关键词：火焰撞击障碍物溢流火火焰融合热释放速率(HRR)

核电厂自然通风条件下横向多层电缆火灾实验及其烟气层温度预测模型验证

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核科学与工程 2019年第6期39卷 975-979,998页

作者：王煜宏祝赫黄咸家中广核工程有限公司核电安全监控与装备国家重点实验室广东深圳518124 广州中国科学院工业技术研究院核电火灾安全联合实验室广东广州511458

核电厂内电缆火灾分析是核安全分析重要内容。核电厂内横向多层电缆火灾,即多个电缆桥架在横向方向同时燃烧具有一定特殊性。本文针对核电厂内自然通风条件下的横向多层电缆燃烧热烟气层温度的预测,进行了横向三层电缆桥架电缆燃烧实验... 详细信息

核电厂内电缆火灾分析是核安全分析重要内容。核电厂内横向多层电缆火灾,即多个电缆桥架在横向方向同时燃烧具有一定特殊性。本文针对核电厂内自然通风条件下的横向多层电缆燃烧热烟气层温度的预测,进行了横向三层电缆桥架电缆燃烧实验及重复实验。基于室内中心处纵向温度分布,自然通风条件下电缆燃烧形成的室内热环境可以分为三层,即上热烟气层,下冷空气层以及中间的过渡区域。根据实验数据对MQH公式应用于自然通风条件下的横向多层电缆桥架火灾热烟气层预测的可靠性进行验证。通过比较模型预测温度与实测热烟气层温度,可以看出MQH模型可以精确预测烟气层最高温度,其相对误差为1%。但是,由于该模型没有考虑烟气层的扩散时间,以及热烟气与墙壁和顶棚之间的热传递时间,其全局误差达到25.2%。

关键词：自然通风电缆火灾核电厂烟气层温度预测模型

核电厂封闭空间内火灾火源功率预测模型及其实验验证

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核科学与工程 2017年第5期37卷 810-817页

作者：黄咸家毕昆黄善清张龙梅刘晓爽姜羲广州中国科学院工业技术研究院核电火灾安全联合实验室广东广州511458 中广核工程有限公司广东深圳518052 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230027

针对核电厂防火设计中使用的火灾区域模型模拟软件CFAST(Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport)在火源模型方面的缺陷,提出耦合火源与热烟气层的热反馈相互作用的火源计算模型。为了验证新的火源功率计算模型的可靠性... 详细信息

针对核电厂防火设计中使用的火灾区域模型模拟软件CFAST(Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport)在火源模型方面的缺陷,提出耦合火源与热烟气层的热反馈相互作用的火源计算模型。为了验证新的火源功率计算模型的可靠性,基于核电厂保守性原则,分别进行了开放空间和封闭空间内横向四层电缆桥架电缆燃烧火灾实验。通过比较模型预测的火源功率和温度与实验测量值得到:相对于现有的区域模型软件的火源计算模型,新的火源功率计算模型使得整个火灾过程中火源的热释放速率预测精确度提高了11%;特别是在电缆火焰横向蔓延阶段,精确度提高了24.7%。更重要的是:因为区域模型软件CFAST火源计算模型忽略了烟气的热反馈作用,导致其基于开放空间火源热释放速率测量值计算的热烟气层温度小于实验测量值,该温度数据如用于防火设计将导致缺乏保守性;而修正后的火源计算模型通过耦合火源与热烟气层热反馈的相互作用,使得温度计算结果趋势性的大于实验测量值,使得预测结果趋于精确和保守。

关键词：核电火灾火源模型修正区域模型实验验证

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核电厂电缆温度预测改进模型

核科学与工程 2017年第6期37卷 955-962页

作者：李璐黄咸家毕昆刘晓爽罗夏姜羲中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230027 广州中国科学院工业技术研究院核电火灾安全联合实验室广东广州511458 深圳中广核工程设计有限公司广东深圳518172

区域模型软件CFAST(Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport)是经过美国核管会检验和验证的五款可用于核电评估的火灾模拟软件之一。本文针对火灾条件下的电缆温升,考虑了电缆芯的材料热特性,提出了改进的电缆温度预测... 详细信息

区域模型软件CFAST(Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport)是经过美国核管会检验和验证的五款可用于核电评估的火灾模拟软件之一。本文针对火灾条件下的电缆温升,考虑了电缆芯的材料热特性,提出了改进的电缆温度预测一维热传导模型。同时,针对ICPMP(International Collaborative Project to Evaluate Fire Models for Nuclear Power Plant Applications)标准实验5种火灾工况,通过该实验的数据对改进模型进行了验证,得到了其优于原模型结论。

关键词：核电厂火灾电缆失效时间电缆表面温度预测模型区域模型数值模拟

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横向电缆火灾试验与区域模型数值模拟

安全与环境学报 2016年第3期16卷 69-74页

作者：吴天琦黄咸家毕昆刘晓爽姜羲中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026 广州中国科学院工业技术研究院核电火灾安全联合实验室广州511458 中广核工程设计有限公司广东深圳518045

基于自然通风条件下受限空间内的横向1、2、3和4层电缆燃烧试验,验证双区域模型模拟横向电缆火灾动力学过程的可靠性。首先,根据横向电缆火灾试验中测量的室内温度场的变化,证明横向电缆火灾过程基本符合双区域模型假设。然后,比较区域... 详细信息

基于自然通风条件下受限空间内的横向1、2、3和4层电缆燃烧试验,验证双区域模型模拟横向电缆火灾动力学过程的可靠性。首先,根据横向电缆火灾试验中测量的室内温度场的变化,证明横向电缆火灾过程基本符合双区域模型假设。然后,比较区域模型预测值与试验测量值,得到了区域模型预测的误差范围为0.004~0.169。研究表明,双区域模型能够可靠地模拟室内横向多层电缆火灾过程。此外,基于间隔0.15 m的4层电缆的燃烧,研究了区域模型火源设置（即设置1个火源和设置4个火源）对模拟结果的影响,结果表明,设置为1个火源得到的最大误差达31.1%,而设置为4个火源的模拟结果相对更加可靠,其误差不超过6%。因此,对横向多层电缆火灾过程的区域模型预测,建议将每层电缆设置为单个火源。

关键词：安全工程核电站火灾横向多层电缆电缆火灾试验区域模型数值模拟

开放和封闭空间内不同间隙的竖向电缆燃烧试验研究

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安全与环境学报 2017年第3期17卷 975-979页

作者：罗夏黄咸家毕昆刘晓爽姜羲中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026 广州中国科学院工业技术研究院核电火灾安全联合实验室广州511458 中广核工程设计有限公司广东深圳518045

为了研究封闭空间对竖向电缆燃烧过程的影响,在开放空间和封闭空间内分别进行了一系列不同间隙的竖向电缆燃烧试验。通过分析开放空间和封闭空间内不同电缆间隙的竖向电缆燃烧过程中质量损失速率,得到电缆之间的间隙对竖向电缆燃烧速率... 详细信息

为了研究封闭空间对竖向电缆燃烧过程的影响,在开放空间和封闭空间内分别进行了一系列不同间隙的竖向电缆燃烧试验。通过分析开放空间和封闭空间内不同电缆间隙的竖向电缆燃烧过程中质量损失速率,得到电缆之间的间隙对竖向电缆燃烧速率有着决定性的影响。通过对比开放空间和封闭空间内竖向电缆的燃烧过程发现,封闭空间对竖向电缆燃烧过程的影响作用存在一个临界区间,该区间的临界判据是由电缆燃烧火焰对电缆的热作用和封闭空间内烟气层对电缆的热反馈决定的。基于封闭空间内的竖向温度分布,通过分析其无量纲温度梯度,得到封闭空间内竖向电缆燃烧过程存在一个特征明显的温度过渡区域。

关键词：安全工程核电火灾竖向电缆燃烧电缆间隙热反馈