基于物理场模型矿井火灾动态仿真技术探讨

本文以分析火灾燃烧特性与火灾时期|教学论文范文|紊乱的原由于基础,并通过建立矿井典型场景火灾燃烧数学及物理模型,利用数值模拟技术得出了矿井典型场景的火灾烟气蔓延规律,同时结合矿井火灾网络模拟技术,进一步定性和定量研究了矿井外因火灾定位技术和避灾路线选择技术,并针对湘潭谭家山立胜煤矿火灾事故,利用自行开发的可视化软件确定了火源位置,输出了火灾烟气蔓延过程和职员最佳避灾路线。在矿井多元拓扑数据基础上,构建了煤矿典型灾害场景模型,提出了矿井巷道系统的快速建模方法；最后,综合数值模拟结果和煤矿场景模型,具体的研究了物理场作用下火灾及烟气仿真技术,实现了CFD模拟与虚拟现实软件耦合的关键技术,构建了矿井火灾虚拟现实软件,并进行了实例化应用。论文研究成果为矿井火灾防治、事故应急救灾、事故调查、矿井职员安全教育及培训等提供一种新的技术手段。【关键词】：矿井火灾火源定位数值模拟动态仿真物理场模型
【论文提纲】：摘要5Abstract5-6具体摘要6-9DetailedAbstract9-161绪论16-281.1引言16-171.2本论文研究目的及意义17-181.3国内外研究现状18-251.3.1巷道火灾烟气三维活动|教育教学论文|规律的研究现状及发展18-191.3.2外因火灾定位及井下火灾期间最佳避灾路线研究现状及分析19-201.3.3虚拟现实在煤矿灾害虚拟显示领域现状研究及分析20-241.3.4矿井巷道火灾场数值模拟与虚拟现实的结合及实现技术的研究现状241.3.5国内外研究现状评述24-251.4本文研究内容25-261.5研究计划及技术路线26-271.5.1研究计划261.5.2技术路线26-271.6本章小结27-282矿井火灾燃烧特性及烟气蔓延规律的分析28-502.1矿井火灾燃烧特性28-332.1.1烟气的产生与性质28-302.1.2矿井易燃物的燃烧特征及天生|教育论文网|物30-322.1.3燃烧天生|教育论文网|热32-332.2影响烟流活动|教育教学论文|的因素分析33-342.3|教学论文范文|逆转和逆退现象及分析34-382.3.1旁侧支路|教学论文范文|逆转描述34-352.3.2主干|教学论文范文|逆退描述35-362.3.3下行风|教学论文范文|逆转转描述362.3.4逆转、逆退现象数值模拟及分析36-382.4矿井火灾烟气滚退规律研究38-482.4.1烟流滚退间隔无因次分析38-422.4.2防止烟流滚退临界风速42-442.4.3烟流滚退间隔及烟流滚退临界风速的数值模拟及分析44-482.5本章小结48-503矿井外因火灾定位与避灾路线选择的研究及可视化50-683.1引言503.2火源定位与避灾路线选择先容50-523.2.1外因火灾定位技术50-513.2.2救灾路线与避灾路线选择51-523.3外因火灾位置定位与避灾路线选择步骤52-533.4火源定位定性分析中|教学论文范文|紊乱处理53-543.5基于灰色关联度处理定量分析结果54-583.5.1关联度的数学定义543.5.2邓氏灰色关联度计算方法54-563.5.3定量分析结果处理56-573.5.4实例分析57-583.6深度优先搜索及最短路径算法58-603.7当量巷道长度的处理60-613.8可视化功能实现及实例运算61-663.9本章小结66-684矿井典型场所的火灾数值模拟及分析68-984.1引言684.2数学模型先容与选择68-724.2.1基本守恒方程68-694.2.2矿井火灾模拟湍流模型分类及选择694.2.3矿井火灾模拟燃烧模型选择及先容69-724.2.4矿井火灾模拟辐射模型选择及先容724.3水平巷道火灾数值模拟及分析72-884.3.1物理模型734.3.2网格参数73-744.3.3边界条件74-764.3.4初始条件和模拟结果及分析76-844.3.5水平巷道模型引申-工作面火灾84-884.3.6结论884.4水平双巷火灾数值模拟及分析88-944.4.1矿井火灾对透风的影响894.4.2物理模型89-904.4.3模拟结果及分析90-934.4.4结论93-944.5独头巷道火灾数值模拟及分析94-964.6本章小结96-985基于物理场模型的矿井火灾仿真关键技术98-1205.1火灾与烟流仿真现状98-995.1.1火灾烟流虚拟显示模型的分类先容98-995.1.2粒子系统及湍流运动的随机模型在灾害模拟中的应用995.2基于物理场模型的矿井火灾烟流简单模拟99-1065.2.1基本火灾现象演示100-1035.2.2矿井火实现103-1045.2.3矿井烟气活动|教育教学论文|实现104-1065.3矿井火灾虚拟现实中实时动态烟气仿真106-1135.3.1实时动态烟气仿真技术106-1105.3.2实时烟气模型在煤矿火灾虚拟现实软件中的应用110-1135.4虚拟现实与CFD模拟耦合的关键技术113-1175.4.1虚拟现实与CFD模拟耦合思路113-1145.4.2CFD输出格式讨论114-1155.4.3基于关键帧网格粒子算法实现烟气仿真115-1165.4.4基于动态纹理煤自燃模拟实现技术116-1175.5本章小结117-1206矿井火灾过程的虚拟现实研究120-1406.1引言120-1216.2矿井场景建模121-1286.2.1建模软件选择1216.2.2矿井火灾场景建模思路121-1226.2.3井巷构筑物建模122-1246.2.4巷道自动建模技术及软件开发124-1286.3矿井火灾虚拟现实软件的实现128-1356.3.1应用文件的配置(ACF文件)128-1296.3.2使用MFC嵌套ACF文件129-1306.3.3虚拟现实软件开发的主要内容实现130-1346.3.4虚拟现实软件实现过程中的关键技术134-1356.4实例分析135-1396.4.1矿井开拓系统与透风系统135-1376.4.2事故过程及分析1376.4.3矿井火灾虚拟现实显示137-1396.5本章小结139-1407总结及展望140-1447.1主要研究工作和结论140-1417.1.1矿井火灾特性及烟流蔓延规律1407.1.2矿井外因定位与避灾路线选择1407.1.3矿井典型场所火灾数值模拟及分析140-1417.1.4矿井火灾仿真的关键技术1417.1.5矿井火灾过程的虚拟现实研究1417.2论文的创新性141-1427.3论文的不足及今后工作的展望142-144致谢144-146作者简介146在学期间发表的学术论文146在学期间参加科研项目146-147主要获奖147-148参考文献148-152