基于CFD模拟分析的城市综合管廊火灾特性研究

城市综合管廊也就是通常所指的城市共同沟,是在地下建造的一个隧道空间,将多种市政管线集于一体.作为21世纪新型城市市政基础设施建设的重要标志之一,城市综合管廊已被越来越多的城市采用.城市综合管廊作为不经常下人的管道,一旦发生火灾事故,通常不会造成人员伤亡,但是火灾造成的高温和烟气会沿着管沟迅速蔓延,且因为该类管廊位于地下,发生火灾时不易被发现,火灾危险性较大.     

不同截面形式城市综合管廊火灾结构损伤数值模拟

采用当前方法对火灾下城市综合管廊结构损伤进行数值模拟时，得到模拟结果与实际结果之间的误差较大，存在模拟精准度低的问题，为此该文提出不同截面形式城市综合管廊火灾结构损伤数值模拟方法。首先构建城市综合管廊结构的土体弹塑性本构模型，然后对城市综合管廊结构进行静力分析，同时采用FDS火灾模拟软件在土体弹塑性本构模型的基础上通过网格划分、设定初始条件及边界条件，构建城市综合管廊结构有限元模型，最后通过构建的有限元模型对火灾下不同截面形式的城市综合管廊结构损伤进行数值模拟。实验结果表明，火灾温度梯度在结构径向中较大，城市综合管廊火灾结构在火灾下的损伤数值可控制在一定范围内的，所提方法的模拟精准度较高。     

售票机的不同位置对地铁车站火灾烟气特性影响的CFD模拟

合理的空间布局对地铁车站消防安全具有十分重要的作用,而售票机的布置方位是影响地铁车站火灾烟气特性的一个主要因素。以某城市在建的地铁站站厅层为物理模型,采用FDS软件对售票机在不同位置情况下火灾的烟气流动情况进行模拟分析,通过比较邻近售票机处的疏散出口的温度、烟气浓度以及能见度,提出了售票机和疏散出口之间较为合理的距离,为实际工程提供可参考的依据。     

火灾烟气中有毒气体的体积分数分布与危害

研究火灾烟气的成分与其体积分数分布是火灾科学的一项重要内容。为了更好地研究建筑火灾烟气的释放过程并为建筑材料评价提供依据，采用文献综述的方法论述了建筑火灾烟气的主要有毒成分、体积分数范围(即浓度范围)与危险含量(即危险浓度)，还介绍了常用的烟气分析方法，说明了对火灾烟气的产生机理和火灾烟气成分的检测方法等还需要进行深入的研究。     

设排烟道的隧道中火灾烟气控制效果的模拟研究

采用三维数值模拟方法,对设置有排烟道的隧道进行了火灾烟气控制的稳态、瞬态模拟分析;研究了在多种通风排烟方案及开启不同数量排烟风口的情况下,该隧道火灾烟气的蔓延特性和烟气控制效果。通过对不同工况的模拟比较研究,为设排烟道的隧道推荐了适宜采用的两种控制火灾烟气的通风排烟方案,并从人员疏散的安全性角度证实了所推荐的方案是可行的。为设置有排烟道的隧道火灾烟气控制及紧急通风设计提供理论依据,同时也可指导人员安全撤离和消防扑救。     

城市地下综合管廊常见运维灾害及对策研究

城市地下综合管廊作为现代化城市建设中不可或缺的一种重要基础设施,是保持城市能量流、物质流及信息流畅通的众多生命线之家,然而可以预见大量的灾害将成为其正常运行的严重威胁。在对国内外城市地下综合管廊灾害事故统计分析的基础上,结合与之具有一定程度相似性的市政管线(或隧道)及其他类型运营隧道灾害,系统划分了其运维期灾害类型,并对自然灾害、技术灾害和人为灾害类型进行了细分,提出了其运维期灾害防控的基本原则。在此基础上,重点分析总结了综合管廊火灾和震害的产生机理和应对措施;还就人为灾害、渗漏水问题、不均匀沉降以及环境安全问题及其对策进行了研究。研究成果可为运维期综合管廊减灾防灾提供参考。     

特长公路隧道集中排烟方式研究

纵向通风排烟是我国长大公路隧道发生火灾时通风的主要形式,目前开始应用一种新型的特长公路隧道纵向通风集中排烟方式。本文借助CFD三维数值模拟技术,对两种排烟方式在火灾时的烟气控制效果进行了对比分析,研究了顶部设排烟道时,不同排烟开口大小和排烟口间距对隧道火灾时排烟效果的影响。研究表明:顶部设排烟道排烟较纵向通风排烟有较好的烟气控制效果,排烟口的设置间距和开口大小将影响隧道火灾时的排烟特性。     

大空间内机械排烟效果的实验研究

在一个全尺寸的大空间火灾实验厅内,进行了不同补风口位置和补风口面积下的机械排烟试验.结果表明,由于烟气的温度较低,烟气和补充的空气较易混合,烟气和空气在交界处存在着较强的质量交换.排烟过程中,烟气是边稀释边被排放,很难和空气实现完全置换.低温烟气进行机械排烟时,区域模拟思想不适用,较难将烟气控制在理论高度.补气口位置和面积对烟气排放及火源燃烧状况具有一定的影响.     

室内火灾烟气运动及机械排烟的大涡模拟

采用机械排烟是控制建筑火灾烟气扩散与蔓延的一种有效手段。利用大涡模拟方法,对建筑物室内火灾烟气运动及机械排烟进行了数值模拟。在室内后侧墙处有机械排烟口的条件下,模拟得到的烟气瞬时温度随时间的变化与实验相符合,计算出的烟气层高度也与实验相符合。通过数值模拟对室内机械排烟口的位置进行了优化选取,表明机械排烟口的不同位置对室内烟气运动有较大的影响。当火源位于房间地面中心时,在顶棚中心或左端中心实施机械排烟比在后侧墙处实施机械排烟可取得较好的排烟效果。这说明将排烟口布置在沿烟气运动趋势较强的路径且远离进风口处,可有效地控制室内烟气层的高度。     

通风不良室内火蔓延行为的大涡模拟

通风不良的建筑物室内发生的火灾具有很大的危害性.采用湍流大涡模拟方法,研究了通风不良室内火灾的烟气运动与火蔓延行为,得到了室内烟气温度、组分浓度、压力和速度等随时间的变化.在通风良好的条件下,计算得到的时均稳态的烟气温度与氧气浓度分布与实验相符合.在通风不良的条件下,模拟得到的烟气瞬时温度随时间的变化也与实验基本相符合,预报出了当氧气浓度消耗到较低程度时,火焰脱离壁面向通风口处移动的现象.     

大空间建筑内火灾烟气充填的研究

对烟气在大空间建筑内的充填规律作了分析，并在中国科技大学与香港理工大学合建的大空 间火灾实验厅内进行了若干轮试验。结果表明，在着火的初期阶段，大厅上部的烟气流动比较紊 乱，但在以后的大部分时间，烟气的充填过程仍可用火灾区域模拟方法计算。     

地下城市综合管廊的抗火构造与消防设计

综合管廊作为现代化城市的基础设施,能够从根本上解决管线埋设或架立引起的挖掘道路、影响交通、破坏景观等问题。提高道路和公用管线的管理水平,有效利用地下空间,提高防灾能力,是现代化都市的必然要求。本文从管廊的构造、抗火设计要求、管线布置、消防系统等方面出发,对地下城市综合管廊的设计提出了一些具体的建议。     

集中排烟公路隧道入口段火灾下诱导风速研究

为研究集中排烟模式下公路隧道入口段发生火灾时的合理诱导风速,以某公路隧道为背景,运用火灾动力学模拟软件FDS对隧道人口段火灾时不同坡度、不同诱导风速的16组火灾工况进行模拟研究,通过对各工况下隧道内的温度场分布及烟气控制效果模拟结果的分析,得到了各工况下的合理诱导风速,研究结果可为公路隧道集中排烟系统关键设计参数提供参考.     

地铁内楼梯口处全尺寸火灾实验与数值模拟

建立了地铁实体模型，开展了地铁火灾实验研究，测量了站台与站厅之间的楼梯处的速度和温度等火灾参数。同时利用火灾动力学模拟程序软件对地铁站台火灾进行了数值模拟，研究了地铁站台和站厅连接楼梯处温度和烟气速度的变化趋势，并与实验结果作了对比分析，验证了数值模拟结果的有效性。研究结果可为有效控制烟气在地铁中的蔓延和组织人员疏散提供技术支持。     

大空间建筑火灾中烟气温度计算模型的比较

基于区域模型和场模型的计算方法，分别计算了大空间建筑火灾的热烟气温度与时间的关系曲线（T-t曲线）。通过比较计算结果可得出：区域模型计算方法对大空间建筑火灾热烟气的填充规律及填充过程中的温度预测具有足够的精度；但随着热烟气层的下降，当下层冷空气逐渐减少至80％被热烟气所取代时，该计算方法对烟气温度预测的准确性不太高。建议对大空间建筑火灾中结构反应全过程分析的T-t曲线，采用基于场模型的计算方法，或者，对基于区域模型的T-t曲线进行修正。     

不同开口状况下多层建筑火灾烟气运动的数值模拟

建筑物发生火灾时,因火灾而伤亡者中大多数为烟害所致。高层建筑中由于存在“烟囱效应”的作用,烟气更容易向上迅速蔓延,而不同的开口状况将影响这种蔓延速度。本文阐述了多层建筑火灾烟气运动的数学模型及数值方法,应用PHOEN ICS3.5对多层建筑火灾产生的烟气运动进行了模拟,分析比较了不同开口状况下火灾烟气的运动状况;同时,初步论述了PHOEN ICS用在建筑火灾烟气运动的数值模拟上的优点和可行性,以及用它来模拟不同开口状况下多层建筑火灾烟气运动的实用性。     

铁路隧道火灾中烟气逆流层长度的研究

以狮子洋隧道为工程背景,对不同火源热释放速率、不同通风风速、不同坡度及不同断面当量直径情况下的火灾进行了数值模拟。分析了隧道烟气逆流层长度的变化规律,并对模拟数据进行了拟合。结果表明,隧道烟气逆流层长度与通风风速、火源热释放速率、隧道断面当量直径的自然对数值拟合均符合直线关系,呈递增或递减变化;坡度对烟气逆流层长度的影响随通风风速的增大而减弱。在分析烟气逆流层长度变化规律的基础上,建立了烟气逆流层长度与火源热释放速率、通风风速及断面当量直径的关系式,通过对数据拟合获得了烟气逆流层长度公式,该公式推导合理,并有所创新。     

火灾下普通混凝土结构的挠度计算简化方法

挠度是考查火灾下结构性能的一个重要指标,目前都是采用有限元分析的方法或者根据弯矩-曲率关系编程计算火灾下结构的挠度反应,其过程十分烦杂,尚无简化的计算方法.为了减少计算工作量,且便于应用,有必要提出一种火灾下结构挠度的简化计算方法.提出了受火结构截面等效刚度和截面等效温度计算原则,推导了火灾下正截面极限承载力的实用计算法,给出了火灾下混凝土结构挠度的简化计算方法,经比较,计算值与实测值吻合得较好.     

排烟方式对大空间建筑火灾空气升温的影响

为了考察烟气排放对大空间建筑火灾温度场的影响,利用FDS程序仿真模拟了火灾场景,系统分析了不同排烟系统对温度场的影响。结果表明:烟气排放对温度的影响较大,最大降温幅度可达原最高温度的50%左右;降温幅度与建筑高度有密切联系;当建筑高度小于12m时,按规范设计的自然排烟系统下的火场温度低于机械排烟的火场温度;当建筑高度达到或超过12m时,自然排烟系统下的火场温度将接近或高于机械排烟的火场温度。     

地铁火灾场景设计探讨

近年来，地铁火灾是火灾科学界研究的热点。火灾场景设计是开展地铁火灾研究的基础环节，它对地铁内的烟气运动和人员疏散有重要的影响。通过对国内外文献的调研发现，地铁火灾场景的设计并无统一明确的表述。在综合前人研究的基础上，对地铁火灾场景中需要确定的火灾荷载和起火点位置进行了初步探讨，并给出了分析结果。