面向事故調(diào)查的火災(zāi)數(shù)值再現(xiàn)方法研究及應(yīng)用.pdf

1、火災(zāi)是重大災(zāi)害之一，常造成大量的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。隨著火災(zāi)理論研究的不斷深入和數(shù)值計(jì)算方法的不斷完善，用數(shù)值模擬手段來(lái)進(jìn)行火災(zāi)科學(xué)研究成為了潮流?；馂?zāi)調(diào)查是消防工作的重要組成部分，但在現(xiàn)階段，起火部位的認(rèn)定很大程度上依靠調(diào)查人員的經(jīng)驗(yàn)，缺少相應(yīng)的技術(shù)驗(yàn)證；專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)、抽象的認(rèn)定結(jié)論不容易被受災(zāi)群眾理解和接受。在進(jìn)行全尺度火災(zāi)實(shí)驗(yàn)成本高、周期長(zhǎng)，進(jìn)行小尺度火災(zāi)實(shí)驗(yàn)難以滿足所有無(wú)量綱相似要求的情況下，進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬火災(zāi)實(shí)驗(yàn)，時(shí)間周

2、期短、經(jīng)濟(jì)成本低、可以方便的進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，是一種新興的、有效的火災(zāi)調(diào)查手段。本文以火災(zāi)數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，對(duì)火災(zāi)事故數(shù)值再現(xiàn)技術(shù)及其在火災(zāi)調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴提出了火災(zāi)事故數(shù)值再現(xiàn)正交優(yōu)化方法。由于火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的破壞性及復(fù)雜性，火場(chǎng)中具有許多不確定因素。文中對(duì)火災(zāi)中常見(jiàn)的因素進(jìn)行了分析，并分析了幾種模擬結(jié)果的評(píng)價(jià)方法。在火災(zāi)再現(xiàn)數(shù)值模擬過(guò)程中，引入正交方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了數(shù)值再現(xiàn)的效率。 ⑵提

3、出了針對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)的等效參數(shù)法?；饒?chǎng)中經(jīng)常有薄壁結(jié)構(gòu)，比如吊頂和分隔墻等，它們燒穿的時(shí)候?qū)馂?zāi)發(fā)展影響很大。由于它們的壁厚遠(yuǎn)小于常用的網(wǎng)格尺度，若對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接建模，計(jì)算量非常大。文中提出了等效參數(shù)法：通過(guò)放縮壁厚的幾何尺寸以適應(yīng)常用網(wǎng)格尺度，由此減少計(jì)算量；同時(shí)改變壁面材料的參數(shù)，以保證等效變換前后的模擬結(jié)果的一致。固體熱解過(guò)程的分析驗(yàn)證和數(shù)值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果都表明了等效參數(shù)法是可行的。 ⑶對(duì)三個(gè)典型的火災(zāi)事故進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)

4、研究，并應(yīng)用上述兩方法，進(jìn)行了數(shù)值再現(xiàn)研究?；馂?zāi)數(shù)值再現(xiàn)得到的數(shù)據(jù)和火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)勘查報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)照片或模擬實(shí)驗(yàn)的比對(duì)，表明了模擬結(jié)果是可信的，從而驗(yàn)證了這兩個(gè)方法的有效性和調(diào)查結(jié)論中起火位置判斷的合理性。基于火災(zāi)再現(xiàn)基礎(chǔ)上的不同工況下的比對(duì)研究，量化了消防設(shè)施對(duì)火災(zāi)的抑制作用和對(duì)人員逃生的作用。 ⑷火災(zāi)事故數(shù)值模擬可以還原火災(zāi)事故的過(guò)程，可以對(duì)初始狀態(tài)作不同假設(shè)，比較其結(jié)果的區(qū)別，對(duì)于責(zé)任認(rèn)定，起火部位、起火點(diǎn)的確定有很好的輔助作用