平巷T字形交叉口角度对矿井巷道火灾烟气蔓延特性的影响研究开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 研究背景及意义

矿井火灾是威胁煤矿安全的五大灾害之一,具有发展迅速、不易逃生、扑救困难等特点。多年来的矿井火灾伤亡统计结果显示,导致人员伤亡的首要致害因素,就是火灾产生的烟气。[1]

矿井可分为地上部分(矿井工业场地内的厂房、仓库、储煤场),和地下部分(井下的各种巷道)。本文研究的对象是矿井的地下巷道。当井下起火时,巷道可以作为井下工作人员逃生的通道,但同时也成为火灾发展和有害烟气蔓延的通道——井巷内可燃物燃烧产生的高温有毒烟气会从火源沿着巷道向其他区域进行蔓延,对井下人员安全、设备以及其他财产造成危害。矿井的井巷通常复杂交错,会以各个不同交叉角度的t型方式进行相互联接。因此,研究不同交叉角度的t字型平巷的火灾烟气蔓延特性,对于矿井巷道的建筑结构设计、通风系统设计、人员疏散引导、消防系统安装、完善防火规范等方面,具有极其重要的现实意义。

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2. 研究的基本内容与方案

综合国内外的研究情况来看,前人对井巷结构建筑的火灾烟气蔓延已经开展了众多的研究,但研究基本都是基于水平直线的、或者带倾角的井巷开展的,对于t型交叉井巷这种特殊的类型,国内仅有汤静开展了相关研究,且研究结果仅针对t型巷交叉角度为90°的情况,缺少对交叉角度不同时烟气蔓延情况的研究。据此确定本论文的研究内容是:分析t字形平巷交叉口角度对火灾烟气蔓延特性的影响,探究交叉口位于火源下风向时,不同交叉角度、火源参数和通风风速条件下进路巷道和联络巷道内烟气特征参数的分布规律。

fds软件是一款专门用于对火灾发展进行模拟分析的一款计算流体动力学(cfd)软件[13,14]。国内外前人在关于井巷结构建筑火灾烟气蔓延的各类研究中,经常采用fds数值模拟和实际试验相结合的方法[9,13,15],最终的数据处理结果显示,fds模拟的结果与实际试验的结果有很好的吻合度,因此采用fds软件可以很好地还原真正的火灾现场[16],所以使用它对t字形平巷火灾进行数值模拟是可行的。

因而,本文确定采用的方法如下:

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3. 研究计划与安排

  1. 2019.3.15-3.29日:在pyrosim上完成不同交叉口角度的t字形平巷物理模型建立以及工况设定工作,以及计算机的模拟运算工作。

  2. 2019.3.30-4.5日:利用smokeview和origin2018对数值模拟得到的各类数据结果进行整合,进行烟气温度、烟气浓度和流动情况的初步分析。

  3. 2019.4.6-4.20日:基于前人建立的相关预测模型,结合本文的设计工况进行进一步推导和修正,建立相关参数的无量纲表征模型。

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    4. 参考文献(12篇以上)

    [1] zhang s, wu z, zhang r, et al. dynamic numerical simulation of coalmine fire for escape capsule installation[j]. safety science, 2012, 50(4):600-606.

    [2] 师长更. 地铁站台火灾烟气流动模拟与控制研究[d]. 西安科技大学, 2018.

    [3] bailey j, forney g p, tatem p, et al. development and validation ofcorridor flow submodel for cfast[j]. journal of fire protection engineering,2002, 12(3): 139-161.

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