中国安全科学学报

合成气燃爆特性及其惰化抑爆研究综述

罗振敏, 郝若琳, 苏彬, 刘利涛, 刘璐, 王涛

2026, 36(9): 1-8. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0319

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为系统总结合成气燃爆危险性及惰化抑爆技术进展,基于近20年国内外文献,归纳分析合成气点火敏感性、爆炸动力学、反应机制及抑爆方法。首先,总结爆炸极限、最小点火能(MIE)和点火延迟时间(IDT)等参数变化特征,分析H₂含量、温度、压力和湍流的影响;其次,综述爆炸压力、压升速率、层流燃烧速度及火焰传播行为,讨论组分比例、边界条件和空间结构的作用;再次,从反应动力学角度归纳H₂/CO氧化的主要反应路径及关键自由基作用,分析多因素耦合下微观机制与宏观特征的关联;最后,总结N₂/CO₂惰化、细水雾、化学抑爆剂及复合抑爆技术,比较不同方法的适用条件。研究表明:H₂含量升高通常增强反应活性并提高燃爆危险性;CO₂整体惰化效果优于N₂;复合抑爆体系因多机制协同获得更好的综合防控效果。当前研究在多因素耦合机制、统一评价体系、预测模型普适性和工程验证方面仍存在不足,未来应加强多场耦合研究,建立标准化评价体系,推动防控技术向智能化和工程化发展。

液体燃料浸润不同颗粒级配黄土床燃烧与火蔓延特性研究

陈长坤, 王其江, 刘石山, 石朗

2026, 36(9): 9-16. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0244

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为有效防治液体燃料泄漏引发的土壤环境火灾,并推进灾后环境去污化处理,探究液体燃料浸润多孔介质条件下颗粒级配对燃烧蔓延行为的影响特征,以0号柴油浸润黄土床为研究对象,开展不同颗粒级配条件下的燃烧蔓延试验;测量并分析黄土床结构参数、内部温度、燃烧速率及火蔓延速率等特征参数,探讨颗粒级配对浸润燃烧蔓延过程的影响机制。结果表明:颗粒级配通过改变黄土床孔隙率、干堆积密度、颗粒接触条件及孔隙连通特征等结构参数,影响液体燃料浸润黄土床的燃烧蔓延行为。随着添加颗粒粒径增大,黄土床内部孔隙尺度和传热机制发生变化,床层内部传热逐渐由固相骨架导热向自由对流换热转变,从而强化热量传递能力并提高内部温度水平。平均燃烧速率与黄土床孔隙结构密切相关,其中,基质颗粒粒径d_b=0.116 mm系列工况燃烧速率随添加颗粒粒径d_a增加整体呈下降趋势,而d_b=1.800 mm和d_b=4.375 mm系列工况则呈先增大后减小的变化特征,其变化主要受传热强化与燃料输运能力变化的共同作用。火蔓延速率随添加颗粒粒径增大整体表现出先减小后增大的变化趋势,并存在临界粒径。引入有效颗粒粒径后建立火蔓延速率预测模型,该模型在有效粒径较小的情况下具有较好的预测精度。

复合改性干水抑制H₂/TiH₂混合爆炸效果研究

裴蓓, 吕航, 周磊, 路长, 纪文涛, 阚强

2026, 36(9): 17-25. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0592

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金属氢化物固态储氢具有高能量密度优势,但生产过程中易形成金属氢化物粉尘/H₂气粉两相混合体系,爆炸风险极高。为高效抑制金属氢化物粉尘/H₂气粉两相混合物爆炸,基于惰性稀释-物理降温-化学阻断的思路,提出一种新型全氟己酮(C₆F₁₂O)与碳酸钾(K₂CO₃)复合改性干水(PC-PMDW),采用密闭爆炸管道系统,对比研究质量分数为40%~100%的PC-PMDW与单一K₂CO₃改性干水(PC-DW)的抑爆性能。结果表明:PC-PMDW抑爆效果显著优于PC-DW,质量分数为100%时,爆炸压力降幅达70.27%,平均火焰传播速度降幅达91.08%,并且火焰已无法传播至管道末端。结合爆炸产物微观结构和产物成分测试,分析其抑制作用主要为C₆F₁₂O和水蒸发吸热、K₂CO₃热解释放CO₂稀释可燃气体、活性钾化合物与含氟自由基捕获H、O、OH等关键自由基以及包覆隔氧的协同效应,从而削弱了热反馈并中断爆炸链式反应。

EMC电解液蒸气对锂电池热失控产物爆炸特性的影响研究

张英, 彭子聪, 李琪, 张楚然, 韩靖皓, 陈月

2026, 36(9): 26-34. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0044

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为明确高温电解液蒸气与锂电池热失控气体混合爆炸特性,采用20 L球形爆炸测试装置系统测试不同荷电状态(SOC)锂离子电池热失控气体与碳酸甲乙酯(EMC)蒸气混合体系,并结合计算流体力学(CFD)仿真与化学动力学理论,深度剖析混合体系的爆炸演化特性。结果表明:高温具有物理稀释与化学动力学增强的双重效应。在热力学层面,高燃烧热的EMC蒸气与100% SOC气体混合产生显著的能量叠加,使最大爆炸压力P_max达到最高;在动力学层面,EMC高温裂解生成的含氧自由基加速了核心链支化反应,导致低SOC气体的最大压力上升速率跃升超240%。此外,微观反应的加速进一步促进宏观流体失稳,体现出潜在的物理-化学耦合特征。

正置与倒置方向下大容量三元锂电池热失控特性研究

范传刚, 尚佳亮, 潘振飞, 施存祥, 罗团团, 黄沛丰

2026, 36(9): 35-43. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0239

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为揭示不同放置方向对大容量三元锂(NCM)电池热失控特性的影响,对135 Ah方壳NCM电池开展正置与倒置放置方向下的过热热失控试验。首先,对比分析不同放置方向下电池的热失控触发、温度与电压响应及内部热失控传播特性;然后,分析射流温度、质量损失、热释放及产烟特性;最后,从热失控触发、蔓延及射流喷射危害3个方面选取8项特征参数,构建基于雷达图的热失控危害评估模型。研究表明:与正置放置相比,倒置放置下电池的热失控触发时间由1 032.5 s延长至1 093.0 s,但当热失控发生后,最高表面温度、最大温升速率和热失控传播速率分别提高14.3%、27.7%和27.6%,最大射流温度提高110.1 ℃。2种放置方向下总放热量及总产烟量没有明显区别,倒置放置虽然提高了电池的热失控触发阈值,但会显著增强热失控后的危害程度,其整体热失控危害性高于正置放置。

NH₄NO₃热分解反应动力学模型

纪文涛, 卢雨琴, 郭佳俊, 王燕, 张婧月, 许亚北

2026, 36(9): 44-51. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.1424

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为深入揭示NH₄NO₃的热分解机制,基于热重(TG)试验数据与化学反应神经网络(CRNN)算法,构建2个适用于NH₄NO₃热分解反应的动力学模型,即3-1模型(3组物质和1个反应)和4-4模型(4组物质和4个反应),预测NH₄NO₃的TG曲线和热分解过程的物质演化,推测反应路径与中间产物。结果表明:3-1模型得到活化能为98.49 kJ/mol,与试验值基本一致;基于4-4模型构建的反应网络,识别出2条初始反应路径,对应活化能分别为98.02 kJ/mol和139.43 kJ/mol,整个热分解过程涉及NH₄⁺和NO₃^-间的离子键断裂、氢转移反应、自催化反应及产物间的相互作用,NO₂作为关键中间产物参与多条后续反应路径,最终生成NO₂、N₂O、NO、N₂、O₂和H₂O等气态产物。

Na₂CO₃-5A分子筛改性复合粉体抑制H₂/NH₃/空气爆炸试验

郑凯, 周辰, 孙煜炜, 吴镐南, 赵宇阳, 申帅杭

2026, 36(9): 52-60. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0314

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为保障氢氨燃料的安全应用,制备Na₂CO₃-5A分子筛复合粉体,并研究其抑爆性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析、热重分析(TGA)和差示扫描量热(DSC)表征复合粉体特征;通过爆炸抑制试验中火焰形态、火焰长度和超压评估粉体抑爆性能,分析燃料中氢气体积分数、复合粉体组分(用复合粉体中Na₂CO₃的质量比表征)与质量浓度对H₂/NH₃/空气爆炸的影响。结果表明:所制备的复合粉体表现出优异的结构和热性能;复合粉体对H₂/NH₃/空气混合物表现出优越的爆炸抑制能力,表现为火焰传播速度和超压降低,爆炸火焰持续时间和达到最大超压的时间延长;对于所有H₂/NH₃/空气混合物,随着Na₂CO₃质量比和复合粉体质量浓度的增加,粉体抑爆性能先增强后减弱,性能最佳时Na₂CO₃质量比和复合粉体质量浓度分别为60%和100 g/m³。

古柏表层可燃物热解特性及火灾危险性研究

赵婧昱, 明汉奇, 宋佳佳, 帅星宇, 张嬿妮, 邓军

2026, 36(9): 61-70. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0279

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为实现古柏林的火灾风险评估与防火管控,以古柏树皮、树叶和树枝为研究对象,开展工业分析和空气气氛下的热分析试验,研究不同可燃物的组成特征、热失重过程、放热行为及升温速率对热解特性的影响;采用等转化率法分析主热解反应区的动力学特征,并以平均表观活化能、总放热量和峰值热流为评价指标,利用熵权法判定不同可燃物的火灾危险性。研究结果表明:树皮、树叶、树枝3种可燃物均呈脱水、快速失重、燃尽的阶段特征,其主失重区为200~500 ℃,主要放热峰集中在300~460 ℃,放热主要来自挥发性产物及残余炭在空气中的氧化过程。树皮灰分为21.78%、热解残余率在18%~24%,热解推进受阻;树叶平均表观活化能最低(164.03 kJ/mol),更易发生热解反应;树枝总放热量为5 796.33 J/g,持续供热能力更强。火灾危险性为树枝>树叶>树皮。

基于COMSOL的受限空间内氢气泄漏扩散分析与危险区域划分

穆仕芳, 王中兰, 尚如静, 纪文涛, 王燕

2026, 36(9): 71-77. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0879

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为提高氢能应用场景的风险防控,通过 COMSOL Multiphysics 软件模拟受限空间内氢气泄漏扩散过程,构建二维几何模型,系统研究不同泄漏孔径、风速、障碍物高度及障碍物与泄漏孔间距下的氢气质量浓度分布特性,绘制质量浓度分布图及等值线图,揭示氢气泄漏扩散特征;并基于氢气爆炸极限划分燃爆危险区域,量化危险范围随时间的变化特征。研究结果表明:泄漏孔径越大,氢气云团体积越大,t=15 s 时 40 mm 孔径的水平扩散距离较 20 mm孔径增加约 2 m,危险性显著提升;障碍物可改变扩散路径并抑制垂直传播,4 m 高障碍物使垂直扩散距离较无障碍物时缩短1.5 m,但过高障碍物可能导致局部高浓度积聚。

基于多尺度特征融合与动态注意力的火灾探测算法

李冬, 霍一诺, 杨先志, 汪锐, 刘玉智, 王静舞

2026, 36(9): 78-84. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0630

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为降低复杂场景下火灾探测漏报率并提高烟火目标抗干扰识别能力,提出基于深度学习目标检测框架的火灾探测算法。首先,以YOLOv8n为基准网络,在特征金字塔下采样阶段引入小波变换卷积(WTConv)模块,保留火焰边缘和烟雾纹理的高频细节;其次,在特征融合阶段构建多核轻量化Inception模块(PKLBlock),通过多分支卷积与上下文锚点注意力进行多尺度特征融合;然后,在检测特征层纳入非局部注意力(NLAttention)模块,通过动态注意力机制建立烟火目标与周围区域间的长距离依赖关系;最后,采用自建烟火图像数据集开展消融试验,对比分析并评价算法性能。结果表明:该算法的精确率、召回率、F₁及交并比阈值为0.5时的平均精度均值(mAP)@0.5分别为93.46%、88.48%、90.90%及92.04%,较YOLOv8n基准算法分别提高5.24%、2.12%、3.62%及3.86%,推理速度为31.2帧/s。该算法能实时检测火焰与烟雾目标,为视频监控场景下火灾早期预警提供算法支持。

基于局部应用灭火系统的喷射气体冲力模型

马建琴, 杨帆, 王皓轩, 赵青松

2026, 36(9): 85-93. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0240

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为解决局部应用灭火系统在扑救B类平面火灾时,喷射气体冲力兼具高效压火与诱发飞溅双重作用的安全技术问题,构建气体冲力预测模型并开展试验研究。首先,基于阵列式动态压力测量的气体冲力测试装置,精准量化喷嘴下方气体冲力场的空间分布与瞬态演化特征;其次,基于试验数据,建立综合喷射压力与时间的冲力预测模型;然后,构建包含压火与灭火2阶段的综合效能模型,基于火羽流理论建立火焰升力计算模型,确立喷射气体冲力大于火焰升力的临界灭火判据;最后,提出中心飞溅的表面张力判据与边缘溢出的几何形态判据,量化安全喷射的冲力阈值。结果表明:所建模型与装置可精准预测灭火所需的临界冲力与诱发飞溅的安全阈值,灭火成功发生在冲力峰值释放期及衰减初期,与理论判据预测一致;飞溅预测结果与试验观测结果吻合,验证了双重判据的有效性。

定向泄爆管道结构对掺氢天然气火焰传播及超压的影响

阳旭峰, 蒋保平, 杨文, 张坤, 张玉春

2026, 36(9): 94-102. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.2107

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为降低掺氢天然气管道爆炸事故危害,提升输气管道安全水平,通过自主搭建的管道爆炸试验平台,系统对比掺氢天然气,即CH₄/H₂/空气混合物在无泄爆管道、水平泄爆管道和60°分岔泄爆管道3种条件下的爆炸特性,重点分析不同定向泄爆管道结构对火焰传播特性和预混管道内爆炸超压的影响。研究结果表明:与无泄爆管道的开放空间条件相比,在定向泄爆约束条件下,泄爆管道内发生的剧烈二次爆炸,致使预混管道内爆炸超压与火焰传播速度显著提升;与水平定向泄爆相比,分岔定向泄爆入口处的分岔结构削弱了泄放气体的流速,使火焰锋面传播至泄爆管道的时间延长,推迟了火焰速度和爆炸超压达到峰值的时间;相较于水平定向泄爆管道,分岔定向泄爆管道能够有效降低最大火焰传播速度、最大爆炸超压及最大压力上升速率,降幅分别为9%、30%和24%。

基于工艺参数驱动的连续式反应器防爆韧性评估

孙浩, 黄锦, 师吉浩, 王付宇, 戚萌

2026, 36(9): 103-110. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0029

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为预防连续式反应器在运行过程中因热失控而发生的爆炸事故,提出一种融合动态模拟与韧性评估的反应器爆炸事故防控方法。首先,基于反应器运行特性及热失控机制,明确温度、压力等关键工艺参数,系统识别潜在干扰事件;其次,利用Aspen Hysys软件开展动态模拟,分析不同干扰事件下反应器关键工艺参数时变特征,在此基础上,考虑工艺参数多维性与时变特征,基于最优最劣算法(BWM)构建工艺参数驱动的反应器系统韧性评估模型,综合评价反应器防爆韧性;最后,以乙烯与苯制乙苯连续式反应器为例,验证该方法的准确性和适用性。研究结果表明:相较于反应器压力和出口流量,反应器温度受进料温度阶跃变化的影响最为敏感;进料温度的阶跃变化会对反应器系统性能和韧性产生显著的非线性影响,当进料温度分别升高12.5%和62.5%时,反应器系统性能分别降至0.9和0.46,对应的系统韧性分别为0.88和0.82;通过提高反应器防爆韧性,可将关键工艺参数控制在安全阈值之内,从而预防爆炸事故发生。

不同约束下磷酸铁锂电池过充热失控特性研究

杨帆, 白盼星, 平小凡, 张存富, 曹曦, 杨宇轩

2026, 36(9): 111-119. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0508

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为降低锂离子电池过充引发的热失控燃爆风险,完善夹具约束、空间受限与点火条件的耦合调控机制,以314 Ah方形磷酸铁锂电池为研究对象,通过调节“夹具约束—空间受限—点火条件”三因素开展试验,系统探究0.5 C过充工况下电池热失控的现象演化、温度响应及电压变化特征。结果表明:无约束工况下,电池膨胀不受限导致安全阀失效,直接引发爆炸,爆炸前开放/受限空间的表面峰值温度分别为50.78 、54.06 ℃,爆炸冲击力可突破初始物理边界;约束工况下,安全阀正常开启,热失控以烟气喷射或喷射火形式释放能量,开放空间约束点火工况的电池背面峰值温度达458.93 ℃,显著高于受限空间约束点火工况的291.13 ℃;受限空间内未点火时烟气因密度较大在下部积聚,点火后形成高度1.5 m的剧烈喷射火,火焰峰值温度达701.87 ℃;电压演化呈现“上升—平台—陡升—回落”特征,无约束工况因结构破坏缺失完整回落过程。

防火密封胶理化性能、热解和燃烧特性研究

张良, 欧伟镭, 张金成, 周熹, 刘薇, 丁彦铭

2026, 36(9): 120-127. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.1312

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为提高防火封堵材料的防火特性,以防火密封胶为研究对象,进行常规理化性能测试,并通过热重-红外光谱联用试验以及锥形量热仪试验揭示其微尺度-实验室尺度的热解和燃烧特性,探究防火密封胶在氮气和空气2种气氛中的热解行为和不同热辐射通量下的燃烧特性。结果表明:微尺度氮气氛围热解过程可较为明显地针对聚磷酸铵、三聚氰胺、丙烯酸3种物质划分为3个阶段,而空气氛围燃烧过程中氧气的存在促进聚磷酸铵和三聚氰胺反应阶段的融合;温度在850 K之前,氮气氛围下反应生成气体产物以氨气为主,而空气氛围下生成的气体产物同时伴随较多的氨气、二氧化碳和水;温度在850 K之后,2种氛围下生成的气体产物均为二氧化碳和水;实验室尺度的锥形量热仪试验中辐射热通量越大,点燃时间越短,有害气体生成速率和峰值越高,计算得到的火灾危险性评价指数也进一步表征更高的火灾危险性。

环保型纳米颗粒对泡沫稳定性及抑制性能的影响

张亦翔, 曹诗琪, 冯世龙, 蒋华义

2026, 36(9): 128-135. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0045

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为提高高倍泡沫抑制液化天然气(LNG)等低温液体泄漏扩散和池火燃烧的应急处理能力,选取3种天然来源、可降解的环保型纳米颗粒,分析不同颗粒质量分数下泡沫溶液的起泡性和稳定性,以及纳米颗粒抑制低温液体蒸发的控制效果。研究表明:随着纳米颗粒质量分数增加溶液的起泡性均逐渐下降,泡沫析液速度呈先增加后下降的趋势,泡沫溶液的半衰期随木质素颗粒质量分数为0.1%时达到最大随后呈下降趋势,而泡沫的稳定性随纳米纤维和晶须质量分数的增加而增加。添加木质素泡沫的尺寸增大速度较快,而在纳米纤维和晶须作用下,随着时间增加泡沫尺寸增加幅度较小。泡沫抑制低温液体蒸发呈现快速蒸发、稳定蒸发和蒸发下降3个阶段,添加纳米颗粒可延长低温液体的维持时间,从而有利于抑制液体的蒸发。

防护墙存在条件下环境风对 LPG 球罐泄漏扩散的影响研究

黄元洁, 林冬, 韩林序, 张娣娜, 杨国梁, 翟旭

2026, 36(9): 136-146. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0331

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为揭示防护墙存在条件下环境风对液化石油气(LPG)球罐泄漏扩散行为的作用特征,基于FLACS软件建立球罐区三维数值模型,以实际球罐区典型泄漏场景为基础,设置不同风向和风速工况,模拟 LPG 泄漏后气云在防护墙内外的扩散与积聚过程;通过对比不同工况下气云最大扩散距离、典型区域LPG体积分数以及等效可燃气云体积的时变特征,系统分析环境风与防护墙耦合作用下可燃气云危险区域的演化特征。研究结果表明:LPG泄漏扩散过程由泄漏初期的射流动量主导逐步转变为环境风场控制,防护墙与环境风的耦合作用显著改变气云扩散路径、LPG体积分数分布及危险区域范围;逆风条件下,环境风削弱气云的轴向输运能力,并在防护墙阻隔作用下诱发气云回流与积聚,燃爆风险显著高于顺风及侧风工况;逆风条件下,低风速(约2 m/s)时气云积聚最为显著,等效可燃气云体积达到全部模拟工况的最大值;随着风速增大,湍流掺混与稀释效应增强,气云扩散范围及可燃体积整体减小。

现场制备防灭火稠化浆体悬浮性能研究

邵淑珍, 施式亮, 王磊, 鲁义, 邢舜博, 田帅

2026, 36(9): 147-156. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.1421

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为解决传统黄土防灭火浆体易沉降、堵管路、堆积失效的工程难题,提升稠化浆体悬浮稳定性,对黄土颗粒开展力学分析,探明搅拌时间、搅拌速度、颗粒粒径通过改变颗粒间作用力影响悬浮特性;结合极差、方差、回归及响应面分析,明确因素主次、最优参数区间,并通过现场注浆监测验证参数实用性。研究结果表明:浆体搅拌时间A和浆体搅拌速度B会使稠化浆体剪切稀化,从而改变稠化浆体三维网状结构及分子间的缠结作用;黄土颗粒大小C会影响黄土颗粒在浆体中的比表面积、力学作用和聚团行为,三者共同影响浆体稠度和悬浮性能;A为5 min,B为1 000 r/min,C为140目时,稠化浆体静态悬浮率最优,达到82.5%;各因素对静态悬浮率δ影响的主次排序为B>A>C,搅拌速度是影响稠化浆体静态悬浮率的重要因素;影响稠化浆体材料悬浮效果的因素最优范围为4.3 min≤A≤5.9 min、B=1 000 r/min、108目≤C≤167目,分析结果与极差方差分析结果基本一致;现场注浆过程中的监测及注浆结果验证了实验室得出的最优制备参数对于现场注浆效果具有较好的指导作用。

尺度及油水厚度对原油储罐沸溢行为的影响

李樾杨, 李明泽, 荆琦, 李云涛, 栾国华, 李鑫

2026, 36(9): 157-166. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.1122

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为揭示尺度及油水厚度对原油储罐沸溢行为的影响,设计并搭建包含4种尺度储罐的试验平台,系统开展不同尺度与油水厚度下原油储罐沸溢试验,分析沸溢时间和行为特征、油温分布与热波传播速率、热辐射强度以及质量相关参数,建立热波传播速率与质量燃烧速率的关系式,并评估现有沸溢时间预测模型的适用性。研究结果表明:沸溢时间随储罐尺度的增大呈线性增长趋势,而热波传播速率则表现为非线性递增,相对尺度为66.7%时,热波传播速率达全尺度试验的85.4%,沸溢安全距离亦随储罐尺度的增大显著增加;在沸溢行为方面,小尺度试验主要表现为连续喷射,而大尺度试验则呈现出翻腾式溢出和蔓延燃烧等特征;在大尺度下,油水厚度对同一水平面的油温影响不显著,但随油层厚度增加和水层厚度减少,沸溢时间延长,溢出燃料占剩余燃料的比例增加,沸溢强度增加,其中油层厚度对沸溢强度的提升更显著。

基于多组分小分子烃的燃烧反应简化模型及仿真

陈健, 钱雯静, 沈淑怡, 陈思凝, 周侠, 郭耸

2026, 36(9): 167-177. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0335

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为快速准确评估易燃易爆化学品燃烧火灾事故后果,首先,利用全自动热裂解仪(Py)与气相色谱-质谱(GCMS)联用装置,通过快速升温热裂解试验重现易燃易爆化学品的燃烧反应过程;然后,获取其小分子中间产物及其比例系数,构建简化模型;最后,耦合至Fluent模拟软件中,仿真分析正庚烷等石油基液态烃类燃料的燃爆过程。研究结果表明:正庚烷热裂解产物受裂解时长、升温速率影响显著,受裂解温度影响较小。其中,600 ℃为正庚烷稳定燃烧的临界点,该温度及以上时裂解产物组分含量基本保持恒定,在升温速率1 000 ℃/s、裂解时长8 s时,裂解最充分,产物以C₃、C₄、C₅烷烃与烯烃为主,是构建正庚烷燃烧反应简化模型的核心组分;通过仿真对比基于正标准燃料(PRF)燃烧反应机制发现,烯烃类简化模型的火焰形状、CO/CO₂等特征气体分布云图相似度最高,混合类简化模型的火焰几何参数匹配度最优,但烷烃类简化模型在火焰分布及特征气体输运扩散方面存在显著偏差。

正丁醇逆流流淌火扩散行为及稳定燃烧特性研究

李然然, 岳志强, 杜道全, 王雪, 李满厚

2026, 36(9): 178-184. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0346

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为研究不同泄漏条件下逆流流淌火扩散行为及燃烧特性,基于100 cm × 20 cm × 8 cm不锈钢流淌槽试验平台,利用蠕动泵精准控制泄漏速率(9~650 mL/min),开展正丁醇逆流流淌火试验,采用高帧率相机记录火焰蔓延动态,结合电子天平、热电偶及数据采集系统同步采集质量损失速率及温度场演化数据。结果表明:泄漏速率由40 mL/min增至120 mL/min时,油层增厚降低基底传导与辐射透射损失,热量积聚导致火焰蔓延速度增大;泄漏速率进一步增至 560 mL/min 时,高速流动的燃料引发强烈的强制对流冷却效应,抵消油层保温作用,导致蔓延速度显著下降;单位面积质量损失速率在低流量(60 mL/min)、中等流量(120~160 mL/min)及高流量(290~650 mL/min)下分别呈4阶段演化特征;基于能量守恒计算的稳定燃烧阶段单位面积质量损失速率与试验值的相对误差在±28%以内;随泄漏速率进一步增加,强制对流热损失在总能量平衡中的权重从28%提升至57%。

隧道流淌火蔓延燃烧行为与烟气演化特性全尺寸试验

马翰超, 翟旭, 张一辰, 吕君可, 肖建峰, 黄弘

2026, 36(9): 185-192. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0328

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为揭示公路隧道流淌火灾的灾变机制、弥补全尺寸试验数据不足,在长100 m、宽10.5 m、高7.5 m的全尺寸公路隧道内,开展不同燃料类型(正庚烷、乙醇)和泄漏速率(34~59 mL/s)下的流淌火试验,分析燃烧直径、火焰高度、燃烧速率、顶棚烟气温度及烟气蔓延速度的演化特性。结果表明:流淌火灾燃烧直径呈典型“蔓延-回缩-准稳定燃烧”3阶段发展过程,火焰高度与燃烧直径间存在线性关系;正庚烷流淌火灾的稳定阶段燃烧速率高于乙醇,分别为0.055~0.063、0.039~0.050 mm/s;顶棚烟气温度变化趋势与燃烧直径一致;各工况下烟气蔓延速度为0.4~0.71 m/s,与泄漏速率正相关;稳定阶段顶棚最高温升与流淌火灾热释放速率呈线性相关;无量纲温升随无量纲距离的增大呈指数衰减,且衰减速度低于现有模型预测值。

无人机载荷约束下干粉-泡沫联用抑灭火效能研究

李治含, 张国维, 李彬, 于龙飞, 刘湘斐

2026, 36(9): 193-201. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0880

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为解决系留式消防无人机(UAV)在高层建筑火灾救援中破拆玻璃后易诱发回燃并转捩为轰燃这一难题,提出“干粉-泡沫”联用抑灭火策略。搭建全尺寸火灾试验平台,考虑无人机的载荷约束,通过系统改变干粉质量(1.5~4 kg)和泡沫流量(0.5~2 L/s),获取顶棚烟气层温度和火焰高度等火场参数数据;构建抑灭火效能评价体系,量化分析不同干粉-泡沫用量对抑灭火效能的影响。研究结果表明:不同干粉-泡沫用量工况均可有效抑制回燃转捩,干粉-泡沫联用抑灭火的协同作用机制为“初期干粉快速抑制-后期泡沫长效冷却”;通过效能评价分析得出,增加干粉质量可提升抑火效能,但超过3 kg后提升幅度衰减至5.6 %;低流量泡沫(<1.5 L/s)会严重衰减降温效能并增加复燃风险;3 kg干粉与2 L/s泡沫的联用方案在抑火效能(0.074 m/s)和降温效能(3.14 ℃/s)上达到最优。

弱重力运动条件下正庚烷燃烧特征

张茂林, 黄鑫, 赵梦珂

2026, 36(9): 202-209. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.1543

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为探究飞机起落过程中弱重力运动条件对油池火燃烧的影响,首先,搭建15~45°斜面试验平台,模拟飞机起降复合弱重力工况,搭配不同尺寸方形油池,借助传感器与高速摄像采集加速度、火焰形态、燃料燃烧时长等数据;其次,观察下滑过程火焰变化,划分出火焰稳定、快速倾斜、振荡稳定3个阶段,分析斜面倾角、油池大小对燃料燃烧速率、火焰倾角和高度的影响,理清重力与水平惯性力共同作用下火焰变形、高度下降的内在特征;最后,依托层流滞止层理论做等效简化,分别建立燃烧速率、火焰倾角、火焰高度同重力、水平加速度的定量关联模型。结果表明:下滑状态下正庚烷的燃烧速率要高于静止状态,正庚烷质量损失速率随下滑角度的增大先增大后减小,在25~35°间达到峰值;随着油池尺寸的增加,正庚烷火焰倾角对重力和水平加速度的变化敏感程度上升,而正庚烷火焰高度对重力和水平加速度的敏感程度则变弱。

C-SAT氢气射流火焰长度预测模型验证及性能评估

朱坤龙, 胡辉, 王智, 张彬

2026, 36(9): 210-216. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0320

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针对传统火焰模型在考虑氢气浮力效应及低密度特性方面存在不足导致火焰长度预测偏差的问题,以碳中和安全评估工具(C-SAT)中的氢气射流火焰长度预测模型为对象,开展模型验证与性能评估。基于多组公开发表的氢气射流火焰试验数据,对C-SAT内置的5种虚拟喷嘴模型(Y/O、Birch、Birch2、E/M、Molkov模型)进行预测精度对比与筛选评估;并对比分析最优模型与过程危害分析软件工具(PHAST)中美国石油协会(API)推荐的计算模型和锥模型。结果表明:Y/O模型在4种喷嘴模型中综合表现最优,其安全因子、二因子比例、平均相对偏差和几何平均偏差分别为1.077、100%、-0.068和0.934;C-SAT的几何平均偏差(0.934)和平均相对偏差(-0.068)均优于API模型(0.744,-0.292)及锥模型(1.132,0.122)。

阻火器孔径比对汽油蒸气-空气预混火焰传播特性的影响研究

毛相铮, 徐观淦, 宋鹏, 胡玉凤, 邢化岛, 解立峰

2026, 36(9): 217-224. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0257

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为探究阻火器孔径比对汽油蒸气-空气预混火焰淬熄特性的影响,开展可视化汽油蒸气-空气预混气体阻火试验,利用高速相机和数据采集器记录火焰传播过程及参数变化,研究蜂窝状阻火器孔径比α(0~0.060)对火焰传播形态、火焰传播速度、超压及温度变化特性的影响。结果表明:孔径比对爆炸超压与温度分布具有显著影响;α ≤ 0.027时,阻火器能完全抑制火焰传播,但诱发长持时反向振荡火焰脉动,反向火焰振幅随孔径比增大而减小;α ≥ 0.033时,阻火器增强湍流,火焰传播加速,管道下游速度峰值随孔径比增大而增大;阻火成功时仅出现单一超压峰值(较无阻火器管道降低约78%),下游温度始终低于50.00 ℃;阻火失败呈3阶段压力特征,最大超压峰值和下游温度峰值的到达时间分别缩短约45%和48.57%。

110 kV地下变电站主变压器室爆炸及泄压材料试验

余森, 张长帅

2026, 36(9): 225-230. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.2110

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为解决现有泄压模型对110 kV地下变电站主变压器室适用性差的问题,采用FLACS数值模拟方法,计算不同泄压面积下的最大爆炸泄放压力;基于NFPA 68模型,提出适用于高阻塞变压器室的改进爆炸压力计算公式;并开展爆炸泄放试验,测试石膏板、铝镁锰板和充气混凝土3种泄压材料的破裂特性。结果表明:爆炸泄放压力随泄压面积增大呈非线性衰减,泄压面积由0增至9 m²时,泄放率达67.41%,继续增大泄压面积则泄压效率增益显著降低;控制最大爆炸泄放压力低于10 kPa至少需泄压面积3.13 m²,为保证建筑结构完整性,建议泄放面积为5~10 m²;3种隔墙材料中,12 mm厚石膏板破裂压力最低(约2.6 kPa),泄压效果最优。

城市灭火救援指挥作战大模型构建与应用

王晓璐, 王飞, 郭玮, 尚星位, 金颖

2026, 36(9): 231-239. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0342

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为破解城市灭火救援指挥依赖人工经验与静态规则导致的信息感知滞后、多源数据融合难、流式处理时延高、多任务协同低效等问题,构建城市灭火救援指挥作战大模型系统。以应急管理久安大语言模型(LLM)为基座,融合消防行业高质量语料,采用增量预训练、监督微调与知识蒸馏策略打造专属大模型;引入状态空间模型(SSM)设计渐进式增量分析算法,构建基于模型上下文协议(MCP)与黑板共享机制的多智能体协同架构,经全局状态驱动完成异构工具链自主调用。结果表明:系统接警意图理解准确率达96.5%,接处警平均耗时由45 s缩短至35 s;首字响应延迟降至310 ms,长序列处理显存峰值由82 GB降至24 GB;黑板机制使预案编排交互规模降低约45%,灾情研判与风险预警延迟压缩至毫秒级。该训练体系可注入垂直领域知识并压缩模型参数规模;支持灾情文书及多模态流数据的实时研判与风险动态预警,满足火场实战秒级响应要求;分布式多智能体架构可支持去中心化业务协同,大幅降低系统延迟与词元(token)消耗。

基于融合预测改进自编码的高层建筑电气火灾预警

李闯闯, 招嘉怡, 王白根, 程坤, 李彬, 苏盛

2026, 36(9): 240-247. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.1987

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为解决高层建筑配电系统中配电箱异常状态识别精度不足的问题,提出一种融合预测任务的改进自编码器模型。首先,基于自主研发的多参数监测装置,采集三相电压、电流、剩余电流、中性线电流及设备温度等多维时序数据,并通过最大-最小归一化方法消除量纲差异;其次,在模型构建中,采用双向门控循环单元(BiGRU)捕捉数据的前后向长期依赖关系,结合缩放点积注意力机制(SDA)强化关键时间步信息,并利用卷积层与通道注意力机制提取多特征间的局部关联特征;然后,模型采用对称式编码-解码结构,通过拼接编码与解码阶段的BiGRU隐藏状态,构建“重构-预测”双任务学习框架,精准预测下一时刻电气参数;最后,通过预测误差的评分函数量化序列异常程度。结果表明:模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和决定系数R²分别为0.000 9、0.017 8和0.731 3;相比XGBoost、GRU和Transformer等模型,MAE和R²指标均表现出较好的预测结果,并对剩余电流渐变漂移、温度异常升高和电流突变扰动等异常特征产生相应的异常评分响应。

松针堆积密度与洒水覆盖水平条件下地表火阻隔效果研究

孔维珖, 潘宇, 张金莲, 郭伟华, 赵金龙

2026, 36(9): 248-255. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0419

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为评估森林灭火中隔离带的阻隔能力,以马尾松枯落松针为对象,搭建地表火蔓延试验平台,设置6组洒水覆盖水平及3种堆积密度,研究隔离带对火蔓延阻隔效果。结果表明:根据火焰蔓延过程及内部温度的分布,洒水隔离带的阻隔结果可分为阻隔成功和阻隔失效,其中,能否成功阻隔与燃料底部阴燃的传播过程密切相关。实际阻隔效果与洒水覆盖水平和燃料床堆积密度密切相关,阻隔成功的条件为洒水覆盖水平足以维持隔离带内部冷却与湿润作用,并抑制燃料床底部阴燃传播及后续复燃。覆盖水平越大,内部含水率高,能有效抑制内部阴燃传播,阻隔效果越好。当堆积密度分别为33.33、42.85和 100 kg/m³ 时,阻隔成功临界洒水覆盖水平分别为 3.0、2.0和 1.0 L/m²。燃料床堆积密度越大,阻隔效果越好,这主要是因为大堆积密度下,孔隙率小,供氧条件差。同时,燃料床堆积密度会改变火蔓延过程中火焰长度和倾角,最终影响隔离带后方的辐射强度。

基于多模态生理指标融合的消防员体力疲劳状态分析

管浩森, 郑欣, 王焕

2026, 36(9): 256-262. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.0265

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为精准分析消防员体力疲劳状态,降低训练损伤风险、提升应急救援效能,首先,以 18 名消防员为研究对象,通过日常训练诱导体力疲劳,结合主观问卷得分与时间感知平均相对误差验证疲劳诱导有效性;然后,采集疲劳前后心率变异性(HRV)、眼动、皮电、肌电4类生理指标,经功效分析、t 检验、秩和检验及BH矫正筛选显著差异指标,并采用最小冗余最大相关(mRMR)算法,完成核心特征优选;最后,基于多模态融合策略构建单、双、三、四模态疲劳状态分析模型,并采用逻辑回归(LR)、K近邻(KNN)、支持向量机(SVM)、自适应提升(AB)、随机森林(RF)5种机器学习算法,开展分析验证。结果表明:心率变异性(HRV)为最优单模态分析指标;多模态融合分析效果显著优于单一模态,肌电、HRV、眼动三模态为最佳融合组合;逻辑回归模型识别准确率达91.4%、平均准确率为88.7%,可高效精准判定消防员体力疲劳状态。

基于改进SBR-YOLOv11n的受限空间火灾探测模型

李聪, 许文博, 滕文飞, 汪陈徽, 吴建松

2026, 36(9): 263-270. doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.09.1007

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针对受限空间火灾中火焰亮度低、目标小、易受干扰等问题,在YOLOv11n模型基础上,提出一种改进的受限空间火灾探测模型SBR-YOLOv11n。在骨干网络部分,将部分标准卷积层替换为空间深度转换卷积(SPDConv)层,解决模型在低亮度下火焰特征容易丢失的问题;在颈部网络部分,引入双向特征金字塔网络(BiFPN)模块,通过双向连接与可学习权重机制提升小目标火焰特征的融合效果;此外,采用倒置残差块注意力机制(iRMB),对动态火焰特征进行自适应加权,提高模型探测动态火焰的鲁棒性。结果表明:SBR-YOLOv11n模型各项评价指标达到最优,与YOLOv11n模型相比,精确率(P)、召回率(R)、平均精度均值(mAP@0.5和mAP@0.5:0.95)分别提升5.27%、3.81%、4.17%和3.03%,达到84.94%、83.83%、84.63%和62.97%,检测帧数(FPS)为75 帧/s。SBR-YOLOv11n模型满足受限空间火灾快速与精准探测需求,适用于受限空间火灾探测。

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