火灾下匀质防火保护钢构件温度计算(II)：实际火灾环境计算

目前各国规范给出的计算火灾下有匀质防火保护的钢构件温度的公式都是基于标准火灾环境得到。标准火灾只包含升温段而实际火灾包括升温段和降温段。考察了将现有公式用于实际火灾环境计算的有效性。通过工况分析,考察了不同火灾、不同厚度、不同截面和不同防火涂料情形下的钢材温度。通过与有限元分析的结果比较,我国规范推荐的公式给出的钢材温度与有限元结果符合最好。研究同时表明欧洲规范中使用的避免升温早期负钢材温度增量的方法,即升温段当计算得到的钢材温度为负值时取增量为0,会引起最高钢材温度和降温段钢材温度的偏高,不适用于实际火灾环境计算。综合而言,我国规范最适用于实际火灾环境计算。     

大型商业建筑中的性能化设计问题探讨

本文分析了大型商业建筑的建筑特点、火灾特点及火灾危害性,并基于性能化防火设计的理念,针对某大型商场的建筑特点和性能化问题,提出了通过设置防烟走廊阻止火灾高温烟气进入作为疏散临时安全区的中庭的设计方法。在合理估算建筑内火灾和人员荷载的基础上,选用合适的模型,通过对火灾情况下的烟气蔓延和人员疏散进行数值模拟和分析,验证了防烟走廊的设置可有效提高中庭的防火安全性能。     

基于FLUENT的体育馆火灾温度场模拟与应用

为进一步提高体育馆类大空间建筑的防火水平,有效减少火灾损失,针对大空间建筑防火的特殊性,采用CFD计算软件FLUENT 6.3建立某体育馆火灾温度场模型,并比较馆内各种自然通风状态下的温度场变化.模拟馆内东墙的通风设备完全开启、部分开启和馆内北墙的通风设备完全开启这3种情况下的体育馆火灾温度场.结果表明,体育馆内自然通风设施的数量和所处方位对温度场的变化有较大影响,这为体育馆设施的资金投入方向提供了参考.研究表明,FLUENT软件能较好地模拟大空间火灾温度场.     

应用FDS软件对零售店铺火灾的数值模拟

客运总站等大空间建筑物中的小零售店铺通常会堆放许多可燃物。在此类建筑中都安装用于整个大厅的机械排烟系统似乎不太可行。因此,在店铺中建造了包括水喷淋以及排烟等主动式消防系统的屋顶,着火时挡板将落下封闭店铺。此时应关注在封闭的小空间内发生轰燃的可能性。如果店铺没有完全封闭,烟气可能会扩散到店铺以外的空间。文中用火灾场模拟软件FDS3．1模拟了消防系统启动前店铺内的火灾环境。模拟的结果将有助于评估制定的消防安全条例以及相关的设计参数。研究结果证实了如果着火的店铺没有完全封闭,更大的烟气羽流将会在店铺以外的大空间中形成。此外,文中还对控制店铺火灾用的排烟系统及水喷淋系统的性能进行了评估。     

火灾下匀质防火保护钢构件温度计算(Ⅰ):理论与公式

介绍了火灾下有匀质防火层保护的钢构件温度计算的一维传热模型。给出了求解该模型的相关边界条件和假定,并给出求解该一维传热模型在不同边界条件下的解。通过分析三种典型防火材料保护下、截面系数不同的三种截面的升温,比较了由我国规范CECS200、欧洲规范、欧钢协标准、美国规范及其他学者推荐的方法得到的结果,并对照有限元结果,考察了不同计算方法的有效性。结果表明,CECS200与国外规范给出的结果符合良好且略微偏高。通过计算典型截面在不同耐火极限要求下的最小保护层厚度,比较了各国规范的设计结果。结果显示,由不同规范推荐的公式计算得到的最小保护层厚度相差不大。CECS200计算的最小保护层厚度与国外规范一致,与欧洲规范得到的结果基本相同。研究表明,在标准火灾环境中我国规范给出的方法合理有效且形式简单便于工程运用。     

火灾下匀质防火保护钢构件温度计算(I)：理论与公式

介绍了火灾下有匀质防火层保护的钢构件温度计算的一维传热模型。给出了求解该模型的相关边界条件和假定,并给出求解该一维传热模型在不同边界条件下的解。通过分析三种典型防火材料保护下、截面系数不同的三种截面的升温,比较了由我国规范CECS200、欧洲规范、欧钢协标准、美国规范及其他学者推荐的方法得到的结果,并对照有限元结果,考察了不同计算方法的有效性。结果表明,CECS200与国外规范给出的结果符合良好且略微偏高。通过计算典型截面在不同耐火极限要求下的最小保护层厚度,比较了各国规范的设计结果。结果显示,由不同规范推荐的公式计算得到的最小保护层厚度相差不大。CECS200计算的最小保护层厚度与国外规范一致,与欧洲规范得到的结果基本相同。研究表明,在标准火灾环境中我国规范给出的方法合理有效且形式简单便于工程运用。     

水喷淋下大空间建筑烟气输运的数值模拟研究

大空间建筑由于其功能、结构上的特殊性,使得现有的消防规范不能满足其防火要求,特别是针对大空间建筑的防排烟设计就更为不适用。性能化设计方法是目前防火领域最先进的技术,水喷淋系统作为大空间建筑原有的消防设施其对火灾烟气输运的影响,已作为一项重要的性能参考指标。笔者从数值模拟的角度出发,利用流体动力学软件FDS,研究有无喷淋情况下火源功率能量传递及羽流烟气的输运过程。通过对两种火灾场景下火羽流温度、地面传导热通量及辐射热通量的对比分析,探讨了火羽流流场分布形式,为大空间建筑的防排烟设计提供有力参考。     

基于火灾动力学模拟的古建筑火灾探测器布置研究

为尽快发现和控制火灾,使古建筑的消防投资更经济有效,需进行试验研究。但古建筑不能进行现场试验,通过基于火灾动力学的场模拟软件FDS5.0,以山西圣母殿为例,建立物理模型,模拟火灾发生、发展过程,得出火灾烟气蔓延过程中浓度和温度随时间变化的不同分布。通过对模拟结果分析,对圣母殿中感烟和感温2种火灾探测器进行合理有效的布置,经过数据检验,在最短时间内报警系统有效报警。结果分析表明:不论着火点在建筑的什么位置,只要合理的设置和组合火灾探测设备,就能在第一时间发现火情。证明了软件模拟的方法对古建筑消防设施设置方式的可行性。     

大空间火灾实验厅的建造与初步试验

大空间建筑火灾具有很多特殊性,但目前对这方面的了解还很不够,有关的防火安全设计数据也很缺乏。为此建造了大空间火灾实验厅,研究这类建筑的火灾规律与防治技术。本文简要讨论了该实验厅的设计特点和烟气充填的初步试验,并对将要开展的研究作了简要介绍。     

基于元胞自动机的城市区域火蔓延概率模型探讨

考虑建筑结构物震后可能发生的次生火灾的不确定性,给出解决问题的基本思路,构建了基于元胞自动机的城市地震次生火灾蔓延概率模型,指出元胞着火的概率与建筑物的特性和灾害条件有关,包括建筑材料、外墙是否有开口、与着火元胞的距离、地震对建筑的破坏程度以及气象条件等因素。模型通过设置没有开口的外墙以及道路和空地来区分单体建筑和建筑之间的火蔓延。该模型量化了影响火蔓延概率的因素,能快速实现城市区域火蔓延过程的动态模拟,特别适宜用于城市宏观角度上的火蔓延模拟。模拟结果再现了火灾过程,这不仅提高了人们对城市区域火蔓延危害的认识,而且为城市规划设计和消防扑救措施提供了有益的理论依据。     

室内火灾喷出和旋转火焰的实验和数值模拟

喷出火焰和旋转火焰是室内火灾火焰的两种常见存在形式。利用小规模室内火灾试验装置和FDS软件,对室内火灾喷出火焰和旋转火焰进行了实验模拟和数值模拟;根据模拟结果,提出了小规模室内火灾条件下喷出火焰根部温度估算公式,分析了室内火灾火焰旋转的机理及其引起热烟气层温度、地板辐射热通量等参数升高的原因。     

Characteristics of large cooking oil pool fires and their extinguishment by water mist

Large cooking oil pool fires, occurring in industrial oil cookers, present a severe hazard to food processing plants due to their size and the large amount of hot oil involved. This paper reports a series of full-scale fire experiments conducted in a large industrial oil cooker mock-up. The characteristics of large cooking oil pool fires and the effect of oil depth and hood position in the oil cooker on fire growth were studied. The use of water mist for extinguishing large oil pool fires and their extinguishing performance under different discharge pressure and with different types of water mist systems were investigated. Experimental results showed that the cooking oil underwent a substantial expansion in volume during heating. The fires developed quickly once the oil auto-ignited. The fire growth rate was affected by the oil depth in the pan and the hood position in the oil cooker. The water mist fire suppression systems effectively extinguished large cooking oil fires and prevented them from re-igniting. Their extinguishing performance was determined by the type of water mist system, discharge pressure and hood position in the oil cooker.     

Function of Basic Fire Research

ＦｕｎｃｔｉｏｎｏｆＢａｓｉｃＦｉｒｅＲｅｓｅａｒｃｈＴｏｓｈｉｓｕｋｅＨｉｒａｎｏＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇ，ＴｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｏｋｙｏＡＢＳＴＲＡＣＴＳｏｍｅｔｉｍｅｓ，ｕｎｒｅａｓｏｎ...     

近年我国家装材料变化对住宅火灾的影响研究

住宅火灾危险性和家装材料有着紧密联系。为研究近年我国家装材料变化对住宅火灾的影响,调研了近30年我国家装材料的变化趋势,分析了常见家装材料的火灾特性变化,并完成了对不同年代常见家装材料组合的火灾危险性综合评价,结果表明:随着近30年家装材料的变化,软体家具、木质家具、地板和壁纸的燃烧性能均有所改善,但软体家具产烟能力恶化;2000年~2010年合成材料的应用使得家装材料组合的综合火灾危险性有所提升,引起大型亡人火灾的可能性更大;2010年后阻燃材料的普及使得家装材料组合的综合火灾危险性有所降低,对消防安全的作用已经凸显,但同时我国住宅火灾中“小火亡人”事故可能更为频发,未来研究应该更加关注于降低阻燃材料的烟气危害性。     

服装商店火灾的实体灭火试验研究

为研究服装商店火灾蔓延和燃烧的特性及其对消防部队灭火作战的影响,按照真实的场景布置并进行了两次通风条件不同的服装商店火灾的实体灭火试验.试验结果显示由于服装商店内可燃物较多,燃烧耗氧量大,火灾的蔓延和强度受通风状况的影响较大.在供氧充足的情况下,服装商店火灾的蔓延发展可以分为引燃阶段、缓慢发展阶段和快速发展阶段三个阶段.当火灾发展到快速发展阶段的时候,火场的温度和烟气浓度很高,能见度低,灭火困难,导致灭火时间长,消防用水量大.     

山地林火特征与扑救的若干问题

根据火灾科学、流体力学、气象学和地理科学中的一些基本理论以及实际火场经验,分析了山地条件下：（１）坡度对火行为的直接影响;（２）简单地形中局地风特征和火行为特征;（３）典型山地地形—流系地形中的局地风和林火行为特征,提出了扑救山地林火应注意的若干问题     

Theoretical analysis and experimental study on critical conditions of backdraft

Backdraft is one of the most special behaviors of enclosure fires which has strong characteristics of concealment and suddenness. Once backdraft occurs in an enclosure, the fire will quickly engulf the entire enclosure and create a huge extrusive fireball out of the openings. In such circumstance, it is very difficult for people inside to evacuate and firefighters to enter to perform rescue. That’s why backdraft usually leads to serious consequences in both industrial and civil building fires. Experimental investigations on backdraft in enclosure fires caused by solid fuels have been carried out in the study, and the backdraft phenomenon has been reproduced in the small-scale enclosure fire tests. Based on the theories of heat transfer and fire dynamics, the theoretical model of conditions that backdraft occurs in enclosure fires has been established and the critical condition expressions have been deduced. Combining the results of theoretical analyses with those of experimental studies, a new backdraft criterion expressed by β, which is the ration between the combustible gas volume fraction and the lower explosive limit of the mixture, has been put forward.     

火灾科学的发展前景

本文研究了火灾科学的发展前景，指出了火灾科学必然包括各种领域并列举了课题的分类，阐明了每一领域的研究都是防止火灾损失必不可少的。通过分析火灾科学近年来的工作，阐述了火灾研究的现状。大多数研究都是以最近的火灾为背景展开的，虽然其中许多侧重于基础研究，并未针对某一特定火灾。最后本文提出了火灾研究的将来需要。由于未来技术的发展和生活方式的改变有的难以预测，与之紧密相关的未来火灾也难以想象，因此，只能试从当前火灾研究去推测将来。本文认为将来的火灾研究课题大多数为基础研究，虽然它也或多或少与未来火灾有关系。并且预测随着新概念的引入，将来的火灾研究的数据和方法都活发生很大变化。     

Performance evaluation of a water mist system in semiconductor wet bench fires

Wet benches are typically utilized in semiconductor facilities for wafer and parts cleaning. Heaters and some flammable liquids, such as acetone and isopropyl alcohol (IPA), are employed during the cleaning process. Wet bench fires have caused serious losses in the semiconductor industry. To assess the fire protection performance, several field tests were performed using a water mist system installed in the wet bench. In this study, acetone pan fuel was used as fire source. The test parameters were operational pressure, pan size, nozzle location, cylinder obstruction and degree of door closure. An appropriate design for operating pressure and the location of water mist nozzles extinguished wet bench fires effectively in the early fire stages. The nozzles are suggested to be fixed above or on the each side of the pan, ensuring that mist can completely cover a pan surface with sufficient momentum. With this suggested design, fires can be extinguished in the pan and do not spread over the wet bench.