面向事故調查的火災數(shù)值再現(xiàn)方法研究及應用.pdf

1、火災是重大災害之一，常造成大量的財產(chǎn)損失和人員傷亡。隨著火災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)值模擬手段來進行火災科學研究成為了潮流?；馂恼{查是消防工作的重要組成部分，但在現(xiàn)階段，起火部位的認定很大程度上依靠調查人員的經(jīng)驗，缺少相應的技術驗證；專業(yè)的理論知識、抽象的認定結論不容易被受災群眾理解和接受。在進行全尺度火災實驗成本高、周期長，進行小尺度火災實驗難以滿足所有無量綱相似要求的情況下，進行計算機數(shù)值模擬火災實驗，時間周

2、期短、經(jīng)濟成本低、可以方便的進行對比實驗，是一種新興的、有效的火災調查手段。本文以火災數(shù)值模擬為基礎，對火災事故數(shù)值再現(xiàn)技術及其在火災調查領域的應用進行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴提出了火災事故數(shù)值再現(xiàn)正交優(yōu)化方法。由于火災現(xiàn)場的破壞性及復雜性，火場中具有許多不確定因素。文中對火災中常見的因素進行了分析，并分析了幾種模擬結果的評價方法。在火災再現(xiàn)數(shù)值模擬過程中，引入正交方法進行實驗優(yōu)化設計，提高了數(shù)值再現(xiàn)的效率。 ⑵提

3、出了針對薄壁結構的等效參數(shù)法?；饒鲋薪?jīng)常有薄壁結構，比如吊頂和分隔墻等，它們燒穿的時候對火災發(fā)展影響很大。由于它們的壁厚遠小于常用的網(wǎng)格尺度，若對這些結構進行直接建模，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)值實驗驗證的結果都表明了等效參數(shù)法是可行的。 ⑶對三個典型的火災事故進行了模擬實驗

4、研究，并應用上述兩方法，進行了數(shù)值再現(xiàn)研究。火災數(shù)值再現(xiàn)得到的數(shù)據(jù)和火災現(xiàn)場勘查報告、現(xiàn)場照片或模擬實驗的比對，表明了模擬結果是可信的，從而驗證了這兩個方法的有效性和調查結論中起火位置判斷的合理性。基于火災再現(xiàn)基礎上的不同工況下的比對研究，量化了消防設施對火災的抑制作用和對人員逃生的作用。 ⑷火災事故數(shù)值模擬可以還原火災事故的過程，可以對初始狀態(tài)作不同假設，比較其結果的區(qū)別，對于責任認定，起火部位、起火點的確定有很好的輔助作用