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)值計算方法的不斷完善，用數(shù)值模擬手段來進(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，缺少相應(yīng)的技術(shù)驗證；專業(yè)的理論知識、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)實驗成本高、周期長，進(jìn)行小尺度火災(zāi)實驗難以滿足所有無量綱相似要求的情況下，進(jìn)行計算機(jī)數(shù)值模擬火災(zāi)實驗，時間周

2、期短、經(jīng)濟(jì)成本低、可以方便的進(jìn)行對比實驗，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)場的破壞性及復(fù)雜性，火場中具有許多不確定因素。文中對火災(zāi)中常見的因素進(jìn)行了分析，并分析了幾種模擬結(jié)果的評價方法。在火災(zāi)再現(xiàn)數(shù)值模擬過程中，引入正交方法進(jìn)行實驗優(yōu)化設(shè)計，提高了數(shù)值再現(xiàn)的效率。 ⑵提

3、出了針對薄壁結(jié)構(gòu)的等效參數(shù)法?；饒鲋薪?jīng)常有薄壁結(jié)構(gòu)，比如吊頂和分隔墻等，它們燒穿的時候?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，若對這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接建模，計算量非常大。文中提出了等效參數(shù)法：通過放縮壁厚的幾何尺寸以適應(yīng)常用網(wǎng)格尺度，由此減少計算量；同時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。固體熱解過程的分析驗證和數(shù)值實驗驗證的結(jié)果都表明了等效參數(shù)法是可行的。 ⑶對三個典型的火災(zāi)事故進(jìn)行了模擬實驗

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)場勘查報告、現(xiàn)場照片或模擬實驗的比對，表明了模擬結(jié)果是可信的，從而驗證了這兩個方法的有效性和調(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研究，量化了消防設(shè)施對火災(zāi)的抑制作用和對人員逃生的作用。 ⑷火災(zāi)事故數(shù)值模擬可以還原火災(zāi)事故的過程，可以對初始狀態(tài)作不同假設(shè)，比較其結(jié)果的區(qū)別，對于責(zé)任認(rèn)定，起火部位、起火點的確定有很好的輔助作用