1 黄石市消防救援支队, 黄石 435000
2 南阳防爆电气研究所有限公司, 南阳 473000
3 武汉理工大学, 武汉 430070
无论暴恐事件、爆炸安全事故, 爆源相关参数如爆炸当量, 始终是爆炸后事故调查的重要内容。爆炸荷载作用下介质的特征痕迹提取与研究是爆炸事故追根溯源与爆源参数获取的重要依据。本文介绍了爆炸特征痕迹(如爆坑、周围建筑物破坏情况、人员损伤程度等)的典型研究进展。对于药包的近地面爆炸、地表裸露爆炸与具有一定埋深的爆炸, 其爆炸后形成的爆坑形状与尺寸存在较大差别。相关学者深入探讨了爆坑尺寸与爆炸当量、炸药高度等的关系。2021年, 国内某金矿发生井下炸药爆炸事故, 系井口焊渣掉落, 引燃井下可燃物及相关爆破器材所致。以爆炸事故现场形成的三个爆坑痕迹为切入点, 基于爆坑尺寸参数, 经反演计算得到其TNT当量分别为654.17 kg、232.49 kg、193.83 kg。根据反演得到的爆炸TNT当量, 计算获得竖井井壁质点振动速度为40 cm/s, 井壁冲击波超压为2129 Pa。通过比对爆炸后罐笼、井壁外观损伤形貌, 计算结果与罐笼、井壁损伤程度具有一致性。该研究方法对类似爆炸事故的溯源追踪具有一定参考价值。
爆炸特征痕迹 爆坑 爆炸当量 超压 explosive characteristic traces explosion crater explosive equivalent overpressure
1 黄石市消防救援支队, 黄石 435000
2 武汉理工大学, 武汉 430070
3 中钢集团 武汉安全环保研究院有限公司, 武汉 430080
4 南阳防爆电气研究所有限公司, 南阳 473000
5 南京理工大学, 南京 210094
以十堰“6·13”重大燃气爆炸事故为研究对象, 构建了集现场勘查、走访与问询、数值计算、理论分析于一体的事故调查技术手段。现场勘查过程中发现, 涉事集贸市场东南角下方河道内残存一段DN57 mm中压天然气管道。该天然气管道紧邻生活污水排水口, 由于长期处于潮湿环境, 管道锈蚀, 局部穿孔破裂。同时结合视频资料、集贸市场周边居民的走访与问询, 发现集贸市场东南角的河道内最先发现淡黄色的天然气烟雾。综合实地踏勘、人员问询与视频监控, 集贸市场下方河道内东南角部位的DN57 mm中压天然气管道为泄漏点。此外, 事故发生前, 存在商户正进行相关动火活动, 部分火星通过排油烟管道进入河道内, 引燃积聚在河道内的预混可燃气, 进而导致爆炸的发生。使用ANSYS/FLUENT数值计算软件, 建立集贸市场下方河道数值模型, 模拟获得河道内积聚的天然气体积为600 m3, 其爆炸TNT当量为225 kg。该燃气体积与爆炸当量与事故调查公布数据一致, 证明此分析方式的可行性。该研究涉及的相关事故调查手段可为同类事故的调查工作提供参考。
天然气泄漏 爆炸当量 数值模拟 超压 natural gas leak explosive equivalent numerical simulation overpressure
1 武汉理工大学,安全科学与应急管理学院, 武汉 430070
2 武汉纺织大学 环境工程学院, 武汉 430200
化工储罐区存放多为易燃易爆的有毒危险化学物质, 一旦发生泄漏, 进而会引发燃爆事故, 后果将不堪设想。基于动态贝叶斯网络方法, 选取某LNG、LPG储罐区, 确定事故多米诺效应的演变过程、事故过程时间节点以及各层级间的影响作用, 借助贝叶斯计算软件分析, 提出动态贝叶斯网络多米诺效应分析方法, 对热辐射值进行二次计算, 运用设备损坏概率模型, 得到0~37.55 min、37.55~47.55 min、47.55~52.55 min和52.55~57.55 min四个时间段内各储罐多米诺事故扩展概率。考虑对单个以及多个储罐采取应急措施, 设置不同置信度分别对应分配不同程度应急救援力量使储罐达到安全状态的程度, 得到初始事故发生后在应急救援力量充足和应急救援力量有限情况下各事故储罐关键时刻事故发生概率。结果表明：在应急救援力量充足和应急救援力量有限情况下, 优先考虑对化工园区安全性影响最大储罐采取应急措施, 可大大降低化工园区燃爆风险, 提升化工园区安全性。结论为后续储罐区燃爆风险的评估提供理论依据, 为消防力量分配提供数据支撑, 为多米诺效应事故应急决策提供指导作用。
化工储罐区 燃爆事故 动态贝叶斯网络 多米诺效应 应急措施 chemical storage tank area explosion accident dynamic Bayesian network domino effect emergency measures
1 中国洛阳电子对抗试验中心，河南 洛阳 471000
2 上海交通大学 物理与天文学院 先进光通讯网络与系统国家重点实验室，上海 200240
3 上海交通大学 激光等离子体重点实验室 IFSA协作创新中心，上海 200240
为了描述完全偏振光在非线性晶体中传播时的偏振态及相位变化，本文基于Ortega-Quijano等人在推导非线性晶体的广义琼斯矩阵时采用的微分广义琼斯矩阵方法，提出了本征广义琼斯矩阵方法。与微分广义琼斯矩阵方法相比，本征广义琼斯矩阵方法使用了更精确的数学技巧，在描述光在非线性晶体中传播的物理过程上更为严谨。解决了微分广义琼斯矩阵不能计算斜入射光或者光轴与实验室坐标不重合时光的偏振变化的问题。首先，根据折射率椭球方程和光的入射方向，计算出非线性晶体中本征光的传播方向和折射率。然后，给出了本征光的本征广义琼斯矩阵。最后，计算了本征光的偏振态和相位变化。本文使用本征广义琼斯矩阵对带有一个奇点的涡旋光在KDP晶体中的传播情况进行模拟计算，计算结果表明，本征广义琼斯矩阵方法能够描述任意入射角度、任意光轴方向的完全偏振光在非线性晶体中的传播过程。
本征广义琼斯矩阵方法 偏振和相位 非线性晶体 涡旋光 eigen general Jones matrix method phase and polarization anisotropic crystal vortex
基于贝塞尔积分及广义惠更斯-菲涅耳衍射积分方法,导出了超几何激光束通过聚焦透镜光学系统的光场解析传输公式,计算了其在不同传输距离的光强分布特性。研究了超几何光束对瑞利微粒的辐射力和梯度力的分布情况,并对超几何激光束的捕获稳定性条件进行了分析。
超几何激光束 辐射力 梯度力 hypergeometric beams radiation force gradient force
本文利用方形谐振器与两个金属／介质／金属型波导结构耦合设计了一个亚波长的表面等离子体波导传感器,并通过有限元分析研究了此结构的传输特性。研究表明,通过谐振器耦合能有效增强共振波长的表面等离子体波的透射能力,同时减小两侧波导结构与方形谐振器之间的金属势垒层宽度可提高透射率。传感器的共振波长与介质材料的折射率之间存在着线性关系,1阶共振模的灵敏度可达1100 nm／RIU。这种传感器可实现器件的小型化,在生物、工业传感领域有着很大的潜力。
波导 传感器 有限元分析法 表面等离子体 耦合 waveguide sensor Finite Element Method Surface Plasmon Polaritons Coupling
利用传输矩阵研究了银-光子晶体-银结构中两Tamm等离子体极化激元(TPPs)的耦合态。我们的数值结果表明当光子晶体的周期数n＞10时,存在两本征波长相同的非耦合Tamm等离子体极化激元(非耦合TPPs),当n≤10时,两非耦合Tamm等离子体极化激元发生耦合,劈裂成两本征波长不同的耦合Tamm等离子体极化激元。随着n的减小,两耦合Tamm等离子体极化激元(耦合TPPs)间的劈裂能量增大,当n=3时,劈裂能量达到287.5 meV。从银-光子晶体-银结构中的实时电场分布可以得到:本征波长较长的耦合TPP由两非耦合TPPs对称耦合产生,而本征波长较短的耦合TPP由两非耦合TPPs反对称耦合产生。
非耦合Tamm等离子体极化激元(非耦合TPP) 耦合Tamm等离子体极化激元(耦合TPP) 传输矩阵 对称耦合 反对称耦合 uncoupled Tamm plasmon polariton(uncoupled TPP) coupled Tam plasmon polariton(coupled TPP) transfer matrix symmetric coupling asymmetric coupling
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, 800 Dongchuan Road, Shanghai 200240, China
2 Key Laboratory for Laser Plasma (Ministry of Education), IFSA Collaborative Innovation Center,Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
We proposed a new scheme of controlling second-harmonic generation by enhanced Kerr electro-optic nonlinearity. We designed a structure that can implement the cascaded Pockels effect and second-harmonic generation simultaneously. The energy coupling between the fundamental lights of different polarizations led to a large nonlinear phase shift and, thus, an effective electro-optic nonlinear refractive index. The effective nonlinearity can be either positive or negative, causing the second-harmonic spectra to move toward the coupling center, which, in turn, offered us a way to measure the effective electro-optic nonlinear refractive index. The corresponding enhanced Kerr electro-optic nonlinearity is more than three orders of magnitude higher than the intrinsic value. These results open a door to manipulate the nonlinear phase by applying an external electric field instead of light intensity in noncentrosymmetric crystals.
Electro-optical materials Electro-optical materials Nonlinear optical materials Nonlinear optical materials Harmonic generation and mixing Harmonic generation and mixing Photonics Research
2015, 3(4): 04000168
基于渐变包络近似(SVEA)研究了非线性薄膜波导的TE模传输特性,得到了较为简洁的模式本征方程和导波的电磁场分布规律。对于芯区为自聚焦Kerr型介质,随着光功率强度的增大,导波的有效折射率增大,芯区中的传输功率比也增大,非线性介质的自聚焦效应就愈加明显。研究还表明,利用渐变包络近似得到的相关规律不仅简单清晰,而且十分有效,在光功率强度不太大时有很高的精确度。
非线性光波导 渐变包络近似 差分法 模式本征方程 色散曲线 nonlinear optical waveguide slowly varying envelope approximation(SVEA) finite difference method(FDM) mode eigenequation dispersion curve
利用圆柱形介质设计了一个Bragg微腔结构,含有圆柱形和环形两个微腔。基于传输矩阵理论,通过研究会聚柱面波的反射相移,根据反射相移在Bragg禁带中的尖锐突变来确定微腔结构的共振模。较之其他计算方法,相移方法操作简单,图像直观,且行之有效。研究表明,随着中心圆柱形微腔的半径增大,方位指数相同的两微腔共振模之间会发生相互作用,在腔模光子能量相近时耦合效应最强,导致双微腔的耦合共振模曲线出现反交叉现象。最后给出了耦合共振模的空间电磁场分布。
相移 传输矩阵 Bragg微腔 共振模 Hankel函数 phase shift transmission matrix Bragg microcavity resonant mode Hankel function
