豎向電纜燃燒實驗與區(qū)域模擬研究.pdf

1、核能作為一種清潔、高效的能源，在全球新能源發(fā)展過程中具有重要的地位，同時核安全也日益成為人們關注的焦點。據(jù)調(diào)查顯示，火災事故是威脅核安全最主要事故之一，其中電纜導致的電氣類火災事故是核電站火災事故的主要組成部分，所以研究影響電纜燃燒特性的參數(shù)對保障核安全具有重要的意義。
　　另外，隨著計算機模擬軟件的快速發(fā)展，火災數(shù)值模擬已成為火災工程領域重要的研究方法。區(qū)域模型軟件CFAST計算速度快，適用范圍相對較廣，可以直觀得到用戶設定的火

2、災中火災參數(shù)隨時間的變化，具有很好的工程應用價值，因而有必要對CFAST應用于豎向電纜燃燒的可靠性進行研究。2002年美國消防協(xié)會在頒布的《NFPA-805》中，提出將性能化防火標準應用到輕水堆核電廠的消防中，并指出進行防火設計的火災模型必須要得到驗證。
　　本文研究了電纜間隙及封閉空間對豎向電纜燃燒過程的影響，同時基于封閉空間內(nèi)豎向電纜燃燒實驗，驗證雙區(qū)域模型模擬豎向電纜火災動力學工程的可靠性，同時研究區(qū)域模型模擬豎向電纜燃燒時

3、火源的最佳設置方案。
　　為了研究電纜間隙及封閉空間對豎向電纜燃燒過程的影響，在開放空間和封閉空間內(nèi)分別進行了一系列不同間隙的豎向電纜燃燒實驗。通過分析開放空間和封閉空間內(nèi)不同電纜間隙的豎向電纜燃燒過程中質(zhì)量損失速率，得到電纜之間的間隙對豎向電纜燃燒速率有著決定性的影響。通過對比開放空間和封閉空間內(nèi)豎向電纜的燃燒過程發(fā)現(xiàn)，封閉空間對豎向電纜燃燒過程的影響作用存在一個臨界區(qū)間，該區(qū)間的臨界判據(jù)是由電纜燃燒火焰對電纜的熱作用和封閉空間

4、內(nèi)煙氣層的對電纜的熱反饋決定的。基于封閉空間內(nèi)的豎向溫度分布，通過分析其無量綱溫度梯度，得到封閉空間內(nèi)豎向電纜燃燒過程存在一個特征明顯的溫度過渡區(qū)域，由于該區(qū)域范圍較小，因而可以得到豎向電纜火災過程基本符合區(qū)域模擬假設。
　　基于封閉空間內(nèi)豎向電纜燃燒實驗，驗證雙區(qū)域模型模擬豎向電纜火災動力學工程的可靠性。結(jié)果表明，將豎向電纜燃燒時的火源設為定點火源時，CFAST不能準確撲捉豎向電纜燃燒時的溫度變化的趨勢，但能很好的預測溫度達到峰

5、值的時間。然而，通過對源代碼進行修改，將火源設置為隨時間向上移動的火源時，CFAST能準確撲捉豎向電纜燃燒時的溫度變化的趨勢。因此對豎向電纜火災過程的模擬預測，建議將其火源設置為隨時間向上移動的火源。
　　通過本文研究，進一步了解封閉空間內(nèi)電纜的燃燒特性，對核電火災風險評估具有一定的參考價值。同時，本文通過對雙區(qū)域模型CFAST的程序進行修改，修正了其不能準確模擬豎向電纜的缺點，增強了雙區(qū)域模型CFAST在模擬豎向電纜燃燒過程的準