黄金分割法求解火源特性区间临界点.pdf

第第期 年月 北京科技大学学报 。加 触 盯 恤 ‘ 刃峡 黄金分割法求解火源特性区间临界点 朱红青周心权乌砰燕云 中国矿业大学北京校区资源开发工程系采矿教研室 , 北京 摘要在利用定性定量综合分析法和火源特性区间法确定火灾控风方案时 , 因火灾强度的 变化 , 造成火源特性区间 出现次临界点 采用黄金分割法搜索该临界点 , 能提高搜索效率 , 从 而大大减少定量计算量 关扭词黄金分割临界点火源特性区间 分类号 问题的提出 矿井发生火灾时 , 救灾决策者希望能解决 以下个问题 ①及时获取可靠的火灾灾变状 态动态变化的有关信息 , 如风量 、风 向、风 温 、烟 流蔓延范围和浓度等参数变化②通过相关技 术 , 确定旨在安全撤人救灾的控风方案③及时 安全实施控风方案 针对上述问题 , 研究了火灾非稳态灾变状 态模拟技术 , 并开发了相应的软件 , 帮助了解火 灾时期风流状态动态变化应用风流定性控制 方法帮助决策者确定控风方案和避灾或救灾路 线应用火源特性区间法初步解决矿井火灾火 源燃烧特性难以估计的问题 , 其确定控风方案 的具体流程如下①确定火源位置 , 计算火灾强 度②模拟火灾影响包括烟流侵人工作地点的 时间 , 有毒气体浓度 , 风流逆转位置 、时 间等③ 确定火灾控风方案包括控风设施的数目 、位置、 风阻大小④模拟控风效果 , 优选控风方案 在利用火源特性区间法解决火源强度难以 估计的问题时 , 主要考虑了火灾时期的控风与 正常时期的风量调节有一个重要区别正常时 期风量调节以风量控制为主 , 保证风量适应生 产要求火灾时期控风以风向控制为主 , 保证烟 流不 污染避灾路线所以 , 以控制风 向为主的控 风设施有较大的调 节范围 , 即对于火灾控制 , 若 火灾火 源强度处于某一特定范围内 , 火灾对矿 井某些巷道风向的影响不变因 为在同一火源 强度区间内 , 控风方案对风向产生相同影响 在 火灾时期 , 只要火源实际强度与估计火源强度 位于同一区间 , 即使两者相差较大 , 由估计火源 强度确定的控风方案 , 在方案实施后 , 仍能达到 预定 的控风效果 , 较好地弥补了火源强度估计 失实所造成的控风误差把火源强度估计值与 实际值之间的点 与点对应的严格要求关系 , 转 变为估计值一定范围内有效与实际值区间对 点对应 的宽松要求关系 相对于火灾强度 , 关键是要寻找特性区间 , 而确定特性区间 , 则要寻找火源特性区间临界 点由于在特性区间寻找次临界点 , 就要用火 灾模拟软件进行次全风网的动态模拟 , 所以 要求寻找的次数越少越好 临界点的求解是个一维搜索问题 , 目前主 要采用试探法 , 即一端逼近搜索法和两端逼近 搜索法该法缺点是试算次数多 , 计算工作量巨 大为了减少计算量 , 本文将讨论利用黄金分割 法求解火源特性区间的临界点 应用黄金分割法搜索火灾特性区 间的临界点 对于下单峰函数厂了 , 在区间【,有惟 一极值 , 根据搜索方法 , 其第次缩短 时 , 个搜索试点的位置如图 ,一” 。令。一。, 。一 令 一 收稿日期刁 刊 朱红青男 , 岁 , 博士比 北京市 自然科学基金资助困 式中六 , 凡 一,,一 一数 , 由表查得 口。 , 。一搜 索区间 初值 , , ‘一 个搜索试点的 位置 匕朱红青等黄金分割法求解火源特性区间临 界点 衰数 地 皿 式中的缩短率数列 为 凡凡 一 九 一 七一仁二付二州 ” ‘’ 圈个搜索试点的位 柱 一, 凡 一 凡 ’ , ”凡 ’ 将王述 数列分为 奇数项凡 一, 凡和偶数项 凡阴小 ,, 因为这个数列都收敛于同一极限 , 即 点 , , 其位置在区间长度 的处 从 然后 应用火灾模拟软件进行模拟计算 , 若关键 分支风向反转 , 模拟区间 变为〔 , 」若关键 分支风向不变 , 模拟区间为〔 , , 从 针对 子区间 〔 , 从」或〔 , , 〕 , 确定 第个 试点从 , 其位置在子区间长度 的处 , 然后应 用 火灾模拟软件进行模拟计算 , 若关键 分支风向反转 , 模拟区间变为 , 从若关键 分支风向不变 , 模拟区间为〔从 , 从〕 按匕述步骤反复进行 , 进一步缩少特性 区 间 , 在步后 , 其区间 为 〔从 , 从 , , 区间 长度 为 。, 几 , 从 一从一 , 若 , ‘占 则从或从 一 为火源特性区间的临界点 式中 咨为预设 的精度 , 其值一般定为 一’ 根据临界点从 或从 一,, 结合定性分析法 确定相应的控风措施 , 形成控风 方案 、、 产、 夕 少 ,‘,、︼ 才‘龟,了‘、 且 又二产 以 卿合 一, 粤 、 所以 , 以不变的区间缩短率 , 代替 搜索法每次不同的缩短率 , 即得到了黄 金分割法 或为法对于某一 矿井或高层 建筑物 , 若某一位置发生火灾 , 首先根据可燃物 的种类 、 数量 、分 布范围 , 估计火源燃烧强度的 大小 , 其火源强度范围的大小可结合相应 的火 灾试验来推算 对于某一具体位置火源 , 假设根 据推算 , 估计火源燃烧释放的最大热量为 , 曰 , 释放的最小热量为从 , , 则火源特 性区间为 , 从〕 , 搜索区间也为〔 , 从〕 , 则利 用 黄金分割法搜索临界点的 步骤如 下 按和从利用火灾非稳态模拟软件模 拟 , 若某些关键分支风流流 向同向 , 则在搜索区 间 〔 , 从内不存在特性区间临界点若反向则 在搜索区间〔 , 从内存在一特性区间临界点 在 , 从飞区间内按照黄金分割法取试 结论 通过 理论分析和以往的现场应用实践证 明 , 与用一端逼近搜索法搜索火源特性区间临 界点相比 , 黄金分割法 的最 大优点是每进行一 次搜索其区间范 围减少倍或倍 , 大 大提高了搜索效率 , 相 应地 减 少了全风网动态 模拟的次数 , 对于减少 ’作量和火灾事故救灾 很有意 义 参考文献 钱颂迪运筹学 , 北京清华大学出版社 , 北京 , 介 ’ ” , 体 舒 ” 一 , , ,