地铁车厢内部火灾烟气流动规律的数值模拟研究

基于LES理论,以合肥地铁车站为原型,建立了地铁车厢内部火灾烟气流动的三维数学模型,利用FDS软件对地铁车厢内部火灾进行了数值模拟,分析在车厢内空调开启的情况下,火源面积大小以及车厢门开启与否对车厢内温度和烟气流动的影响。结果表明:在假定的条件下,随着火源面积的增加,车厢内的温度增加、能见度降低也即烟气浓度增加;车厢门关闭时,在火灾开始50s后,车厢内温度和能见度均达到威胁乘客生命安全的水平;车厢门开启后,由于车厢内压强大于外环境压强,着火车厢内烟气迅速向车厢外部溢出。该研究结果可为地铁车厢火灾人员的安全疏散提供依据。     

不同吊顶形式的地铁站台火灾人员疏散环境分析

以西安市某地铁车站岛式站台层为研究对象,利用火灾动力学模拟软件FDS,构建了3种不同吊顶形式(平板式、方形内凹式和格栅式)的站台层物理模型,在站台层5 MW火灾的情况下,对各个模型下烟气蔓延过程、吊顶层温度分布、人眼特征高度层温度分布、CO浓度分布和楼梯口处风速等与人员疏散环境相关参数进行了数值模拟,对比分析了3种不同吊顶形式下地铁车站站台层火灾的排烟效果。结果表明:方形内凹式吊顶可有效减缓烟气蔓延过程,降低楼梯口外侧烟气浓度,但会造成温度和CO浓度分布的局部波动;格栅式吊顶能提升烟气层高度,使人员疏散在火灾前中期处于更为安全的环境中,但烟气层过高不利于排烟口排烟。     

基于Pyrosim和Pathfinder的高校实验楼火灾疏散安全性分析与优化

高校实验楼人员密集，电气设备较多，火灾风险性较高。为分析并优化高校实验楼火灾疏散安全性，以某高校实验楼为研究背景，建立建筑信息模型(BIM),导入Pyrosim与Pathfinder软件，建立火灾仿真模型与人员疏散仿真模型，分析火灾场景下烟气温度、CO浓度、能见度对人员疏散的影响，通过对比人员可用安全疏散时间与所需安全疏散时间，计算安全裕度，用于判断火灾疏散安全性是否合格，并根据火灾烟气变化与疏散人员拥堵数据，制定高校实验楼防火设计优化方案，对比防火设计优化前后火灾疏散仿真模拟结果。结果表明：实验楼第2层B楼梯口的安全裕度为25.7 s,存在安全风险，防火设计优化后该处的安全裕度提高至76.7 s,脱离了安全风险，且实验楼第1层、第3层、第4层、第5层的安全裕度比防火设计优化前分别提高了57.5、69.0、122.3、45.5 s,实验楼各楼层重点危险区域火灾疏散安全性均得到提升。该研究结果可为我国高校实验楼防火设计优化提供理论依据与参考。     

国防工程中烟气毒害程度的评价方法研究

综合考虑火灾时人员疏散过程中时间、位置和烟气成分浓度三个因素,提出了国防工程火灾疏散过程中人员遭受到烟气毒害程度的评价模型,模型的评价指标是一个无量纲数,将其定义为毒害指数,该指数是人员逃生时遭受到的烟气毒害量与人员可接受的烟气极限毒害量的比值,可用于评价国防工程火灾疏散过程中人员遭受到的烟气毒害量是否超过耐受极限;根据提出的烟气毒害程度评价模型,分别计算疏散开始时间和疏散行动时间内人员遭受到的烟气毒害量,结果表明疏散开始时间内烟气的毒害量要大于疏散行动时间内的烟气毒害量,缩短疏散开始时间意义重大;全封闭型走廊中人员遭受的CO_2毒害量大于人员可接受的CO_2毒害量,对人员疏散影响较大;人员疏散时间内,CO_2的毒害程度大于CO。该研究可为火灾疏散过程中人员毒性评价研究提供参考。     

基于Pyrosim和Pathfinder的高校学生宿舍火灾人员疏散安全性模拟分析

高校学生宿舍是人群密集的场所,存在较多的火灾安全隐患,因此对高校学生宿舍进行有针对性的火灾人员疏散安全性分析十分必要。以某高校学生宿舍楼为研究对象,运用Pyrosim软件建立火灾扩散模型,模拟分析了高校学生宿舍楼在自动喷淋灭火系统是否失效和着火房间窗户是否关闭等情况下发生火灾时,着火楼层安全出口处烟气能见度、顶棚温度和烟气层高度的变化规律,并结合Pathfinder软件模拟计算出人员疏散到安全地带的时间和整栋楼全部人员完全疏散所需安全疏散时间,综合利用人员疏散可用安全疏散时间和人员疏散所需安全疏散时间对人员疏散安全性进行分析。结果表明:高校学生宿舍楼消防设施是否有效和着火房间窗户是否关闭对人员疏散安全性的影响较大,并提出了消防安全管理措施,以为高校学生宿舍消防安全管理提供依据。     

高层建筑楼梯间不同自然排烟方式对烟气流动特征影响的数值模拟

高层建筑发生火灾时,疏散通道内的环境安全是重中之重。以马鞍山市某13层办公楼为原型,基于火灾动力学的理论,利用FDS火灾仿真软件对其楼梯间发生火灾时烟气流动特征进行了数值模拟,分别研究在楼梯间底部、中部、顶部起火时,在不同自然排烟开窗方式下烟气的流动规律,并根据模拟结果探讨了在楼梯间底部起火时,CO浓度和温度的分布规律,从而得出最佳的自然排烟的开窗方式,以减少烟气等有害气体对楼梯间疏散环境的影响,可为人员疏散及现场救援等决策提供参考。     

矿井下行通风巷道火灾的数值模拟研究

为了研究矿井在下行通风巷道发生火灾时的烟气浓度和温度的变化规律,本文运用FDS火灾模拟软件,分别设置正常通风、加大通风量和开通排烟支路3种火灾模拟场景,并对3种场景下矿井下行通风巷道火灾时的烟气浓度和温度进行了数值模拟对比研究。结果表明:在开通排烟支路的情况下,能有效控制高温烟气逆流进入进风大巷,且对工作面破坏最小,利于井下人员疏散,并提出了合理的控制措施,以为有效控制矿井下行通风巷道火灾提供指导。     

海上钻井平台火灾模拟与人员疏散分析

基于海上钻井平台发生火灾爆炸事故后,火灾扑救和人员疏散较为困难的现状,辨识出海上钻井平台火灾事故疏散过程存在主要风险,利用FDS软件建立数值模型,结合某海洋平台实际工作情况,确定了平台发生火灾事故后烟气、温度随时间的扩散情况。建立了人员疏散的数学模型,得到人员疏散大致路径,计算出疏散所需时间,给出最佳的疏散路径。     

地铁车站火灾和人员疏散仿真模拟技术发展的新思路

简述了近百年来地铁轨道交通系统的发展,分析了地下轨道交通系统事故灾害的特殊性和严重性。在消防安全领域,对于火灾和人员疏散仿真模拟常采用计算机仿真模拟技术,但较为成熟的火灾和人员疏散仿真模拟软件建模操作复杂,而目前在建筑行业流行的建筑信息模型(BIM)则可以快速建模,弥补仿真模拟软件建模的局限性,且全面展示模型信息。以FDS火灾烟气模拟软件和Pathfinder人员疏散模拟软件为例,概述了将Revit三维建模软件导入仿真模拟软件的可行性及便利性,以为地铁车站火灾和人员疏散仿真模拟技术的发展提供新思路。     

不同通风方式下地下环形受限空间火羽流卷吸特性研究

地下环形受限空间作为一种新型的地下公共交通系统,火灾已成为其安全使用的最大威胁。火羽流卷吸运动机理研究是进行火灾风险评估、防排烟设计的重要基础。采用数值模拟、理论分析方法,研究了不同通风方式、火源位置共同耦合作用下地下环形受限空间火羽流卷吸特性的机理;定量分析了9个火灾场景,即主干隧道、出入口支路隧道、交叉路口隧道三种火源位置在横向、半横向、纵向不同通风方式下的火羽流在受限空间顶棚的温度、烟羽流高度和火羽流CO浓度的变化规律;最终提出了当火源位置位于主干隧道时,半横向通风方式最佳,火源位于出入口支路隧道时,横向通风方式最佳,火源位于交叉路口隧道时,纵向通风方式最佳;为提升地下环形受限空间整体的消防安全性能,其排烟方式应采取多种排烟方式的组合。本研究可补充现有受限空间火灾动力学理论,为地下受限空间火灾烟气控制、人员疏散以及火灾综合防治提供理论依据。     

侧部排烟隧道低位排烟口优化设计北大核心CSCD

引入低位排烟口概念,构建以隧道排烟效率η、隧道拱顶温度T、隧道清晰高度处烟气温度Tz和隧道清晰高度处能见度Vz4个评价指标组成的隧道火灾烟气控制效果评价模型,并采用FDS数值模拟软件探究低位排烟口在隧道火灾中的排烟有效性及工程设计参数。结果表明：低位排烟口下缘距地面高度越低隧道排烟效率越低,低位排烟口下缘距地面高度为1.5 m及以上时符合隧道内部排烟要求;通过增大排烟口间距或增大排烟口面积均有利于提高低位排烟口总排烟效率;确定符合隧道火灾控制评价指标的低位排烟口下缘距地面高度为1.5 m,排烟口间距为60 m,排烟口尺寸宜取4 m×0.8 m(排烟口面积S≥3.2 m2)。     

国防工程火灾烟气成分分布规律研究

利用火灾模拟软件FDS,对国防工程发生火灾时不同走廊开口情况下烟气成分在垂直和水平方向上的分布规律进行研究。结果表明:国防工程发生火灾时,单向型走廊内烟气成分在垂直方向上呈上下两层分布,烟气在走廊末端沉降,而在水平方向上烟气成分的分布规律与高度和距火源的距离有关,距火源的距离越远走廊上层O_2浓度越高、CO_2浓度越低,走廊下层正好相反;全封闭型走廊内烟气成分在垂直方向上不会分层,烟气充满走廊,烟气浓度分布受火源燃烧状态影响分为前后两个阶段,前期走廊上层区域烟气浓度会达到极值,后期趋于稳定,而在水平方向上,前期走廊上层区域离火源越远,CO_2浓度越低、O_2浓度越高,后期离火源越远,CO_2浓度越高、O_2浓度越低;烟气迁移及沉降导致远离火源处危险性仍然较高,人员逃生时不可大意。     

室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的试验研究北大核心CSCD

室内步行街内可燃物众多、人员密集,又存在特殊的狭长结构,一旦发生火灾,往往会导致建筑内局部温度急剧升高,同时火灾产生的高温烟气会快速在整个建筑内蔓延且难以排出,极易造成大规模的人员伤亡和财产损失。通过全尺寸火灾试验研究了4种不同机械排烟模式下室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的变化规律。结果表明：房间内天花板下方火灾烟气温升随时间的变化存在明显的稳定阶段,该稳定阶段在点火后的出现时间与机械排烟模式、火灾烟气蔓延方向以及距火源的距离有关;机械排烟系统的开启对房间内通风控制火灾燃烧的促进作用大于对火灾烟气的冷却作用,进而使火灾烟气温度升高;机械排烟系统对火灾烟气蔓延速度有限制作用,但不同方向火灾烟气蔓延速度的变化需要综合考虑机械排烟模式、排烟口的位置以及火源功率的变化;现有的挡烟垂壁设置难以有效限制火灾烟气的蔓延速度,需要进行改进以保障人员的安全疏散。     

隧道火灾烟气流动的数值模拟研究

为了研究隧道发生火灾时烟气温度、浓度的分布规律,本文运用FDS火灾模拟软件进行了隧道火灾数值模拟试验,通过设置改变隧道入口的风机风速来考察对烟气流动的影响,并根据模拟结果,有针对性地提出了合理的控制方案,以为有效控制隧道火灾提供理论指导。     

地铁火灾模拟研究

简述了地铁火灾的特点、危害性及烟气控制方法．介绍了主要的火灾模型及数学模型,以及CFD软件Fluent的处理过程．并对假设隧道进行模拟．提出了进行地铁火灾温度场、速度场及烟气流动的数值模拟。     

性能化防火设计中人员安全疏散的论证

性能化防火设计的根本出发点就是尽量减少火灾造成的人员伤亡和财产损失．它是一种系统的分析建筑物火灾安全问题的办法。性能化防火设计中人员能否安全疏散用可用疏散时间、所需疏散时间来判断。本文通过分析火灾时影响人员安全疏散的各主要因素．得出确定人员逃生时可用疏散时间的条件。同时分析了人员逃生时所需疏散时间的组成．讨论了预测人员疏散行动时间的简化计算方法。     

数值仿真技术在在建高层建筑物火灾中的应用

在建高楼火灾灭火困难。在建高楼灭火以及人员疏散的关键在于对灾变条件下在建高楼火灾参数变化的正确预测,特别是火焰、烟气蔓延范围、烟气浓度变化以及有毒气体的扩散范围等参数的预测。为了获得在建高层建筑物的火灾参数,论文利用美国国家标准和技术研究院（NIST）开发FDS（Fire Dynamics Simulator）软件,建立在建高楼模型,对高楼火灾进行全尺寸模拟,通过对模拟实验数据处理和分析,给出了在建高楼发生火灾时烟气浓度和氧气浓度纵向温度的变化规律以及不同方向风速对火灾的影响,提出一种阻火方案,并验证了它的阻火效果,为防灾减灾和消防决策提供有力的依据。     

超高层建筑装修施工火灾风险与安全疏散现场调研及评估

为评估和降低超高层建筑装修过程中的火灾风险,对某超高层建筑进行了现场调研,得到了影响人员安全疏散的风险因素,并以该建筑为例,采用大涡模拟对装修过程疏散楼梯的防烟性能进行了数值模拟和理论计算分析,研究了装修过程中火灾规模、前室两道门开启状态对防烟楼梯间控烟效果的影响。结果表明:为保证人员安全疏散,施工现场需要控制的临界火灾规模为4 MW,材料堆之间的间距至少为5.64m,材料堆放点应距离安全出口11.2m以上。最后有针对性地提出了保障装修过程中发生火灾时人员安全疏散的措施与建议,可为超高层建筑装修过程中的消防安全管理与火灾风险评估提供参考。     

地铁盾构隧道下穿铁路箱涵桥变形响应研究

随着城市轨道交通网络的进一步发展,大量的地铁盾构隧道临近甚至紧贴铁路箱涵桥建设。本文以北京地铁某典型区间隧道下穿铁路箱涵桥工程为例,应用数值模拟的方法,对盾构隧道下穿铁路箱涵桥的变形响应进行了研究,着重分析了注浆加固效果及沉降缝两侧的变形机理。研究结果表明:(1)盾构隧道下穿铁路箱涵桥过程中,沉降监测点产生影响的纵向水平区间约为监测点前3D(D为盾构隧道直径)至监测点后3D;(2)盾构隧道下穿铁路箱涵桥过程中,沉降缝两侧箱涵会出现较大差异沉降,易对桥体上方列车的运营安全造成影响;(3)盾构隧道穿越铁路箱涵桥前,对盾构隧道拱顶进行注浆预加固,可在一定程度上控制桥体沉降及沉降缝两侧差异沉降。     

地铁噪声污染及防治措施

1 前言世界各国的大城市都将地铁建设作为改善城市交通的重要设施,上海的地铁也在加紧建设中。地铁的线路一般是沿着主要马路的地下行驶,埋深在20m左右。沿线两侧有居民区和商业区,在线路内每隔1000m左右设有车站。地铁车站和列车的车箱内,夏季有空调,其他季节为一般通风。为了排除区间隧道中列车运行的热量,都需通风,并需相应配备排水设备和控制设备。