基于FDS的礦井外因火災數(shù)值模擬研究.pdf

1、礦井外因火災多發(fā)生在風流通暢的地點,火勢發(fā)展迅速,如果撲救不及時,不僅煤炭資源和礦井設備被燒毀,造成采煤工作面甚至礦井封閉與停產,還可能引起瓦斯、煤塵、水煤汽爆炸或火煙毒化礦井,釀成人員傷亡的重大惡性事故。本文采用實驗及數(shù)值模擬相結合的方法,對礦井發(fā)生外因火災時煙氣的流動特性、溫度場、壓力場、有毒有害氣體濃度等的分布規(guī)律作了研究,為礦井發(fā)生火災時救援和人員疏散提供參考。
　　通過巷道火災小尺寸模型實驗對單一水平巷道內發(fā)生火災的情形

2、進行實驗研究,記錄了火災時期不同斷面不同測點的溫度傳感器的溫度變化情況,并研究了頂棚射流溫度的縱向分布規(guī)律;通過FDS軟件設置同比例模型,以N-S方程為基礎,引入浮力修正的??k湍流模型、燃燒模型、輻射換熱模型,建立了適合描述巷道內煙氣流動規(guī)律和溫度、有毒有害氣體濃度分布規(guī)律等的計算模型,并優(yōu)化了網(wǎng)格劃分方式,對巷道內火災進行數(shù)值模擬,得到了與實驗相吻合的結果。
　　建立了水平巷道數(shù)值模擬模型,分別研究了火源熱釋放速率最大時(12

3、0s),CO濃度和溫度在不同位置的分布規(guī)律,其中沿巷道方向,火源上風向CO濃度隨著距離的增大,逐漸減小,且減小的幅度大于下風向,溫度的衰減幅度大于CO濃度的衰減幅度;垂直巷道方向上,由于煙氣層的影響,CO濃度和溫度從上到下均遞減;研究了一段下山通風傾斜巷道內發(fā)生火災的情況,對發(fā)生風流逆轉的情況進行模擬,分析了火源上方及兩側風壓和速度的變化情況,并研究了火風壓影響因素,火風壓隨著火源熱釋放速率的增大而增大,隨著角度的增大而增大,其中角度對

4、火風壓的影響最大,風速對火風壓影響不大;研究了獨頭平巷中部時發(fā)生火災采取封閉措施時巷道內的各物理參數(shù)變化情況,包括CO濃度,O2濃度,風壓變化,溫度變化等,研究表明,火源附近CO最大達0.2%,火區(qū)封閉前最大風壓為23Pa,封閉火區(qū)后風壓驟增,最高達650Pa。
　　進行了采煤工作面火災情況下局部反風的數(shù)值模擬實驗,對比了火源在進風巷不采取反風措施以及采取反風措施時各巷道的溫度場分布、煙氣流動、可見度等情況;通過數(shù)值模擬,研究了在