3我国火灾科学的研究现状
3.1火灾动力学演化理论●基本火灾燃烧系统的不稳定性
要理解火灾过程中的复杂非线性现象的本质,**必须对基本火灾燃烧系统的不稳定性规律进行研究。通过理论分析和实验研究,建立上述诸规律形成的临界条件和数学物理模型,揭示系统燃烧温度和燃烧产物量的多重平衡态和稳定性变化过程,有利于对燃烧系统中不稳定性现象的控制研究。对基本燃烧反应系统的不稳定性控制的研究,在国际上还处于起步阶段。我国学者利用动力系统不稳定性和混沌的控制思想和方法,研究对基本燃烧反应系统当中的分叉和混沌现象进行控制的合适途径,为进一步深入研究复杂非线性火灾动力学现象的机理,为对这些非线性火灾现象进行合理的控制,打下坚实的理论基础[6]。
无焰氧化,包含常温氧化和阴燃。森林大火很多也是由于林地可燃物发生常温氧化引起的。阴燃是另一种无焰氧化现象。相对于常温氧化来说,阴燃的温度一般很高。阴燃是造成火灾的**原因之一。工业可燃混合物的火灾与**现象紧密相关。所有这些典型的成灾过程,可以集中表现在它们的共性科学问题上:在于研究可燃物动力学系统由一般稳定态向灾害突变的机理。我国火灾科学工作者已开始研究典型可燃物的常温确定性动力学系统解的结构、稳定性变化和突变机理。●凝固相火蔓延和烟气运动的动力学演化
研究我国典型固液可燃物表面(油品、森林、草原)火蔓延过程的机理和规律,以及大坡度、峡谷地形和地理气象环境因素对火蔓延过程的影响,建立在这种影响下的火行为模型;研究火灾烟气在开放、受限和网络空间中的运动规律;发展描述烟气运动的理论和数值计算方法。●特殊火行为的非线性动力学
树冠火、飞火、火旋风、轰燃、回燃等特殊火行为的复杂性,源于它的非线性,控制其演化的微分方程组也是多维的和非线性的[7,20,22]。但目前的通用数值方法(离散化方法和离散化得到的代数方程组的求解方法)是线性化的,从而在求解过程中破坏、掩盖和抹杀了原控制方程组及火灾体系的非线性特征。随着非线性动力学的发展,国内学者**某些特定的简化了的体系探索建立其特有的控制方程和数值方法,得到能反映其非线性特征的数值解,但要获得具有一定通用性的非线性理论模型及能反映其非线性特征的数值方法还需进行大量工作。●大空间公用建筑火灾特性
研究大空间公用建筑典型材料的燃烧特性参数的模拟实验诊断;对大空间公用建筑火灾中的火蔓延特性及大空间公用建筑火灾中的烟气流动特性进行研究;研究大空间公用建筑火灾中火蔓延和烟气流动过程的计算机模拟。
3.2火灾危险评价技术研究
工业发达**对火灾危险分析与评价非常重视,在火灾的监测、信息分析、火灾危险源的辨识原理和方法、危险评价技术、火灾的预防与控制等方面投入了大量的资金和人力,初步形成了一些实用的方法,对预防和控制火灾起了重要作用[24]。
在火灾危险评价的可操作性研究和信息管理方面,国外广泛采用系统仿真和数据库技术,已开发了一些可行的、实用的方法。目前,有数十种火灾危险评价软件包得到了成功的应用。随着信息处理技术和事故预防技术的进步,新的实用危险评价软件不断进入市场。“八五”和“九五”期间,我国开展了“重大危险源评价和宏观控制技术研究”、“重大工业事故和特殊建筑火灾预防与控制技术研究”等重大课题的研究工作,主要由**部、劳动部、煤炭科学研究总院、东北大学、中国科学技术大学等单位[3,4]组合、协同完成。
对石油、化工等火灾重大危险场所,目前,国内主要采用DOW化学公司的火灾、**指数评价法、ICI公司的MOND法、日本劳动省标准局的六阶段评价法等进行火灾危险性评价。东北大学、原劳动部劳动保护研究所、原冶金部武汉安全环保研究院、化工部劳动保护研究所等单位较早地系统地向国内介绍并引入DOW化学公司的火灾、**指数评价法,并先后对我国的一些石油、化工企业的生产车间和油罐区的火灾、**和毒性的危险性进行了危险评价,取得了较大的社会效益和经济效益。但是,这些工作的绩效与发达**相比,我国对火灾危险评价的研究开展较晚,管理手段仍很落后,主要表现在:
1)在我国,重大恶性火灾及**事故频繁发生,发生机理复杂,难于套用国外的现有方法。例如,美国的DOW化学公司火灾**危险指数评价法中,有关参数的制定是对发达**的火灾和**事故进行统计而得出的,没有考虑到发展中**的实际情况。
2)现有的火灾评价与管理方法过于简单、粗糙,难于有效地对我国各类重大火灾进行正确的分析、评价与控制,而这些方法大部分仅能适用于现有系统的危险评价,对设计阶段的系统危险评价考虑不够。
3)我国尚未建立自己的火灾事故数据库,沿用国外的数据来分析我国的火灾危险难于获得真实的结果,严重地影响了我国对火灾危险源的管理和决策的科学性。
随着我国石油、化工企业的大型化,森林火灾的频繁发生,建筑新材料、新技术和新工艺的大量使用和火灾监控装置的智能化,开发研究先进的火灾评价方法和软件已成为火险安全管理的当务之急。从**和企业对火灾事故的预防与控制方面考虑,均需一套系统的、科学的、能反映火灾危险源危险状态的、能准确、有效的评价各种火灾危险性的方法。
3.3火灾防治技术基础●智能火灾探测原理与技术
研究早期火灾的特征(声、光、热),建立基于光谱、声学和电磁辐射的火灾识别模型的方法;研究火灾安全监控系统新型拓扑结构,发展智能稳健早期火灾识别原理和技术
●细水雾清洁高效灭火原理与方法
研究细水雾产生的方法及细水雾的特性表征;研究细水雾与火焰相互作用的动力学过程及对烟气传输的影响;研究添加剂对水雾物理化学性能和灭火效能的影响。建立定量描述细水雾特性参数与火焰临界熄灭特性之间的关系,在实验基础上发展清洁高效水系灭火技术●阻燃机理及技术
研究聚烯烃新材料低烟、低毒、无卤阻燃机理;通过对固化的球形超支化高分子型无卤阻燃材料的形态结构、物理化学性能及影响因素等问题的研究,掌握新型无卤阻燃涂料体系辐射固化的规律及阻燃机理;研究纳米无机阻燃剂在聚合物复合材料中的阻燃机理与其结构的关系;研究新型纳米阻燃聚合物复合材料4火灾科学**重点实验室的建立与发展
火灾科学**重点实验室(下称实验室)是国内火灾科学领域的**级研究机构,拥有科研楼、火灾特殊实验楼、实验二楼、大空间建筑火灾实验厅和室外实验场,共投资3000万人民币,近5000平方米的建筑面积。自行设计和研制了十几套火灾实验设备,并利用世行贷款和“211工程”项目经费购置了一批先进仪器、设备装备了实验室,计算机国际通讯网络业已开通。装备整体水平达到国际先进水平,部分设备属世界**。实验室已成为在火灾科学基础领域的国内**、亚洲重要和国际知名的研究基地和学术交流中心。
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