本文關(guān)鍵詞：豎向電纜燃燒數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：電纜是核電廠最普遍的可燃物之一,因此有必要深入研究電纜的燃燒特性等,本文主要基于代數(shù)模型、區(qū)域模型和計(jì)算流體學(xué)模型對(duì)豎向電纜燃燒進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并與實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行對(duì)比。首先,本文將FLASH-CAT(Flame Spread over Horizontal Cable Trays)模型進(jìn)行了改進(jìn),用改進(jìn)模型估計(jì)豎向電纜橋架火熱釋放速率,并重點(diǎn)研究了改進(jìn)模型在不同電纜間距的豎向電纜橋架火中的應(yīng)用。為了驗(yàn)證改進(jìn)模型,我們對(duì)三種典型間距下豎向電纜橋架火進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中記錄了電纜的質(zhì)量損失,并通過(guò)計(jì)算得到了質(zhì)量損失速率和電纜火焰長(zhǎng)度。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,電纜間距加劇了電纜燃燒,加快了火焰蔓延。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),改進(jìn)模型預(yù)測(cè)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。同時(shí),結(jié)果表明僅通過(guò)調(diào)節(jié)火焰蔓延速度,改進(jìn)模型便能夠預(yù)測(cè)不同間距下豎向電纜橋架火之間的區(qū)別。其次,電纜的可靠性對(duì)于核電安全至關(guān)重要,而電纜表面溫度是電纜失效時(shí)間判定的重要參數(shù)。區(qū)域模型是經(jīng)常用于核電火災(zāi)安全評(píng)估的模型,其預(yù)測(cè)電纜表面溫度的子模型將電纜簡(jiǎn)化為單一材料的柱形,忽略了電纜芯的熱特性對(duì)電纜表面溫度的影響。本文針對(duì)火災(zāi)條件下的電纜表面溫度,考慮電纜芯的材料熱特性,提出改進(jìn)的電纜溫度預(yù)測(cè)一維熱傳導(dǎo)模型。選取核電站火災(zāi)評(píng)估模型國(guó)際合作項(xiàng)目(ICPMP)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)5的火災(zāi)工況,對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。研究表明：基于改進(jìn)電纜溫度預(yù)測(cè)模型的區(qū)域模型得到的電纜溫度預(yù)測(cè)值更高,更接近實(shí)驗(yàn)值,其中電力電纜改進(jìn)模型溫升相對(duì)誤差較原始模型降低7.4%～10%,控制電纜改進(jìn)模型溫升相對(duì)誤差較原始模型降低1.8%-2.9%。最后,本文利用計(jì)算流體力學(xué)模型對(duì)電纜間距為8mm的豎向電纜橋架火進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)場(chǎng)模型模擬的熱釋放速率曲線與實(shí)驗(yàn)相差較大,但是總質(zhì)量損失與實(shí)驗(yàn)較為接近。
【關(guān)鍵詞】：核電廠火災(zāi) 豎向電纜橋架 電纜失效時(shí)間 電纜溫度表面預(yù)測(cè)模型 代數(shù)模型 區(qū)域模模型 場(chǎng)模型
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM623;TM24
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 實(shí)驗(yàn)研究15-18
• 1.2.2 電纜火實(shí)驗(yàn)尺寸之間的相關(guān)性研究18-19
• 1.2.3 數(shù)值模擬研究19-20
• 1.3 研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4 章節(jié)結(jié)構(gòu)安排21-24
• 第二章 火災(zāi)數(shù)值模擬模型24-34
• 2.1 代數(shù)模型24
• 2.2 區(qū)域模型24-29
• 2.2.1 雙區(qū)域模型控制方程推導(dǎo)24-25
• 2.2.2 CFAST中使用的控制方程25-26
• 2.2.3 模型中源項(xiàng)處理26-29
• 2.3 流體動(dòng)力學(xué)模型29-34
• 2.3.1 質(zhì)量和組分輸運(yùn)29-31
• 2.3.2 低馬赫數(shù)假設(shè)31
• 2.3.3 動(dòng)量輸運(yùn)31-32
• 2.3.4 燃燒和輻射32-34
• 第三章 增強(qiáng)豎向電纜橋架火災(zāi)危害性評(píng)價(jià)模型及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證34-44
• 3.1 引言34-35
• 3.2 改進(jìn)的FLASH-CAT模型35-36
• 3.3 豎向電纜火實(shí)驗(yàn)36-39
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)方法36-38
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論38-39
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比39-41
• 3.5 誤差分析41-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 核電廠電纜溫度預(yù)測(cè)改進(jìn)模型44-56
• 4.1 引言44-45
• 4.2 電纜溫度預(yù)測(cè)模型45-46
• 4.3 模擬與討論46-53
• 4.3.1 模型設(shè)置46-48
• 4.3.2 結(jié)果與討論48-53
• 4.4 結(jié)論53-56
• 第五章 豎向電纜燃燒FDS數(shù)值模擬56-62
• 5.1 引言56
• 5.2 開(kāi)放空間內(nèi)豎向電纜火實(shí)驗(yàn)56
• 5.3 FDS數(shù)值模擬模型設(shè)置56-59
• 5.4 結(jié)果討論與分析59-60
• 5.5 結(jié)論60-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 主要結(jié)論62
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)62-63
• 6.3 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-70
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果70

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