基于FDS的礦井外因火災(zāi)數(shù)值模擬研究.pdf

1、礦井外因火災(zāi)多發(fā)生在風(fēng)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(shè)備被燒毀,造成采煤工作面甚至礦井封閉與停產(chǎn),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(jié)合的方法,對礦井發(fā)生外因火災(zāi)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(zāi)時救援和人員疏散提供參考。
　　通過巷道火災(zāi)小尺寸模型實驗對單一水平巷道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的情形

2、進行實驗研究,記錄了火災(zāi)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(shè)置同比例模型,以N-S方程為基礎(chǔ),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(nèi)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(nèi)火災(zāi)進行數(shù)值模擬,得到了與實驗相吻合的結(jié)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(fēng)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(fēng)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(fēng)傾斜巷道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的情況,對發(fā)生風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的情況進行模擬,分析了火源上方及兩側(cè)風(fēng)壓和速度的變化情況,并研究了火風(fēng)壓影響因素,火風(fēng)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(fēng)壓的影響最大,風(fēng)速對火風(fēng)壓影響不大;研究了獨頭平巷中部時發(fā)生火災(zāi)采取封閉措施時巷道內(nèi)的各物理參數(shù)變化情況,包括CO濃度,O2濃度,風(fēng)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(fēng)壓為23Pa,封閉火區(qū)后風(fēng)壓驟增,最高達650Pa。
　　進行了采煤工作面火災(zāi)情況下局部反風(fēng)的數(shù)值模擬實驗,對比了火源在進風(fēng)巷不采取反風(fēng)措施以及采取反風(fēng)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