水喷淋对仓库火蔓延及烟气输运影响的数值模拟

以某仓库作为工程背景,采用多维数值模拟研究水喷淋对火灾火蔓延及烟气输运的作用和影响.分别对该仓库在无水喷淋、水喷淋及时启动以及水喷淋延时动作的三种情况进行了较为详细的计算.模拟结果表明,无水喷雾时,该仓库的火蔓延速度逐步加快,热烟气层从顶棚附近逐步下降到地面附近;水喷雾及时启动时,火蔓延被有效抑制,热烟气层仅停留在顶棚附近;水喷淋延时动作时,火已经蔓延到较大区域,货物处于高温区,热烟气层下降到地面附近,虽然火被水喷淋系统扑灭,但货物已受到高温和烟气的危害.模拟结果为同类型仓库设计水喷淋系统的必要性提供了科学依据,同时也论证了确保水喷淋系统完整好用的重要性.     

喷淋与机械排烟作用下小室火灾特性的实验研究

采用全尺寸实验对水喷淋和机械排烟作用下的小室火灾特性展开了研究,揭示了小室内烟气温度、CO浓度的变化规律.结果表明,对于一定规模的火灾,存在水喷淋压力和风机风量的临界组合,来对水喷淋和机械排烟共同作用时的控火和灭火两种效果进行转换.水喷淋的作用可以有效降低小室内烟气温度,抑制轰燃发生,但是也会产生大量的烟水混合气.灭火时,小室内的烟气温度是持续下降;而控火时,小室内的烟气温度会平稳一段时间,再慢慢下降.CO浓度在水喷淋作用后会急剧增加,控火时存在两个峰值,灭火时只有一个峰值.水喷淋的压力是其中关键的参数,而风机风量只是一个次要的参数,两种系统的作用效果相反.控火时,CO生成量随着水喷淋压力的增加而增加,随着风机风量的增加而降低.这些都为大空间内小室水喷淋系统和机械排烟系统的设计提供了基础的实验依据.     

水喷淋对仓库火蔓延及烟气输运影响的数值模拟

以某仓库作为工程背景,采用多维数值模拟研究水喷淋对火灾火蔓延及烟气输运的作用和影响。分别对该仓库在无水喷淋、水喷淋及时启动以及水喷淋延时动作的三种情况进行了较为详细的计算。模拟结果表明,无水喷雾时,该仓库的火蔓延速度逐步加快,热烟气层从顶棚附近逐步下降到地面附近;水喷雾及时启动时,火蔓延被有效抑制,热烟气层仅停留在顶棚附近;水喷淋延时动作时,火已经蔓延到较大区域,货物处于高温区,热烟气层下降到地面附近,虽然火被水喷淋系统扑灭,但货物已受到高温和烟气的危害。模拟结果为同类型仓库设计水喷淋系统的必要性提供了科学依据,同时也论证了确保水喷淋系统完整好用的重要性。     

沉管隧道火灾高温试验炉烟道设计与性能研究*

为提高临时性砌筑烟道在沉管隧道高温火灾试验中的可靠性,通过在烟道内设置水喷淋系统,实现对烟道内热烟气有效降温,并基于FDS软件对火灾试验炉进行模拟分析,研究烟道内温度场分布,指导火灾试验炉建造。结果表明:热烟气经过水喷淋后温度降低700 ℃,水喷淋对热烟气降温效果良好;烟道排烟通畅,无明显开裂、漏烟现象,可满足非永久性火灾试验要求。     

不同流量水喷淋作用下典型软垫家具火灾特性全尺寸实验研究

文章以典型软垫家具--单人软垫沙发为研究时象,对全尺寸多功能热释放速率标准燃烧室ISO9705(3.6m×2.4 m×2.4 m)加装水灭火系统,采用ZSTP15型水喷淋喷头对单人沙发燃烧行为进行全尺寸实验研究.测量并分析总结了在0 L/min、35.8 L/min、50.6 L/min、62.0 L/min四种不同流量水喷淋作用下沙发燃烧的热释放速率、顶棚烟气温度和CO、CO2生成速率等火灾特性参数随时间变化的规律,结果表明,由于水的冷却和隔氧作用,水喷淋的施加对室内沙发燃烧性能有显著影响,且随着流量的改变其燃烧过程呈现不同的变化趋势.     

喷淋对宿舍火灾特性影响的数值模拟

高等院校学生宿舍人员密集、火灾荷载大,是消防安全管理的重点单位。利用FDS对典型学生宿舍火灾进行全尺寸模拟,设置有无水喷淋装置两种火灾场景。对比分析模拟结果,得出水喷淋作用前后监测点烟气温度、CO体积分数和能见度等火灾特性参数的变化规律。研究表明,喷淋作用后能有效地抑制烟气温度的升高,并能把烟气控制在顶棚附近,降低其向非火灾区域蔓延的速度,最后针对学生宿舍特点提出了有效的防火设计方案,为学校的消防管理决策提供有力依据。     

水喷淋作用下建筑通道烟气蔓延特性模拟研究

采用数值模拟研究在单喷淋作用下建筑通道内烟气的蔓延特性,并对不同喷淋压力条件下烟气质量流量、温度及CO体积分数随时间的变化进行对比,对引起喷淋作用下烟气蔓延速度及烟气成分浓度变化的主要原因进行了分析。结果表明,增加喷淋压力对烟气的降温作用增强,降低了烟气在通道内的蔓延速度;同时,喷淋引起的烟气拥塞增加了流出喷淋覆盖区的烟气的CO体积分数,使得烟气毒性加大。     

水喷淋控制烟气输运的大涡模拟研究

本文采用大涡模拟方法研究了烟气输运和水喷淋之间的相互作用问题。研究目的是探讨水喷淋（或细水雾）对烟气输运的控制和抑制的有效性和要行性。为了有效地模拟烟气输运过程，本文采用了低马赫数近似下的三维可压缩滤波形式的Navier-Stokes方程进行有限差分法数值求解。烟气的生成和运动采用携带燃烧反应热的Lagrangian粒子（热元模型）来模拟，同时喷淋器喷出的细水雾也采用模型模拟。在本文的研究中，烟气由一个独立的火池产生并且被一股来流（或风）驱动，从而在一个方形槽道里形成烟气输运，在火池下游槽道的顶部布置若干个喷淋器并喷出水雾，以便探讨水雾对烟气输运的控制作用。本文着重分析讨论了不同喷淋角和水雾半径下水雾对烟气输运的控制和抑制效果。     

烟气输运和水喷淋相互作用的大涡模拟研究

本文应用大涡模拟方法，并结合Smagorinsky亚格子尺度模型，数值研究了烟气输运和水喷淋的相互作用问题。为了有效地模拟烟气输运过程，文中采用低马赫数近似下的三维可压缩Navier-Stokes方程和组分方程进行求解，并采用有限差分法数值计算了滤波后的控制方程。对于燃烧过程扣所产生的热释放，采用Lagrangian粒子携带热量的近似方法来模拟，这些运动粒子进一步用来标识烟气的输运过程，同时还近似模拟了水喷淋和热气流的相互作用过程。文中数值计算了燃烧火源所形成的热气流和烟气输运过程，以及与水喷淋的相互作用，并探讨了喷水装置的喷水量、喷射角和水颗粒直径对流动特性的影响。     

水喷淋与排烟耦合作用下走廊烟气蔓延规律研究

以西安市某高层办公楼为原型,使用PyroSim建立了高层建筑长直走廊模型。通过数值模拟研究了室外风、机械排烟和水喷淋在时间和空间的耦合作用下,耦合顺序和排烟口位置对走廊烟气蔓延规律的影响。通过对烟气蔓延流场、温度场以及组分（CO、O₂）场进行对比分析,得到了高层建筑长直走廊水喷淋与排烟耦合作用烟气蔓延规律。结果表明:室外风作用下,机械排烟先耦合较水喷淋先耦合的烟气蔓延情况更有利于走廊人员疏散,且长直走廊的机械排烟口到走廊窗口的最佳排烟距离为走廊总长度的1/2。     

A mathematical model on adjacent smoke filling involved sprinkler cooling to a smoke layer

Conventional two-zone model determines the smoke filling time in buildings without considering the cooling effect of sprinkler spray on the smoke layer. However, many buildings have been required to install the sprinkler systems by fire codes. So, the conventional zone model was not able to accurately predict the development of smoke layer height in a sprinklers involved fire. In order to improve the prediction, the current zone model is revised with a new mathematical model developed by taking the sprinkler cooling effect into account. The heat transfer between smoke layer and sprinklers spray was mathematically calculated. By using the mathematical model, the smoke filling time in an adjacent space under the sprinkler cooling effect are calculated. A set of experiments were carried out to validate the model. The smoke layer height was experimentally measured. Results show that the model predictions agree well with the experimental results. The smoke filling becomes slower due to the reduced volumetric smoke flow under sprinkler cooling. The variation of sprinkler operating pressure has little influence on the smoke filling since the cooling gets less effective as the operating pressure increases.     

喷淋与火羽流相互作用的数值模拟

采用CFD软件FDS,对小室木垛火灾在喷淋情况下火羽流与喷淋的相互作用进行了数值模拟分析,重点比较了喷淋压力分别为0.05 MPa、0.1 MPa、0.2 MPa和无喷淋情况下木垛火源热释放速率的变化以及火羽流附近几个关键点的温度变化.结果表明,对于热释放速率为0.5 MW的木垛火源,压力为0.05 MPa和0.1 MPa的喷淋液滴无法穿透火羽流到达火源,对热释放速率影响很小;而压力为0.2 MPa的喷淋液滴则可穿透火羽流.在火源中心线竖向高度上,存在着喷淋与羽流相互作用的临界面.在临界面以上,温度沿竖向高度降低,喷淋动量大于羽流动量; 在临界面以下,温度沿竖向高度升高,羽流动量大于喷淋动量.在火源邻近位置的不同竖向高度上,存在着温度转折点.在转折点以下,温度沿竖向高度几乎不变或变化很小;在转折点以上,温度沿竖向高度升高.     

自动喷水冷却系统保护下钢化玻璃作为防火分隔物可行性试验研究

针对目前大型综合性商业建筑拟采用钢化玻璃作为防火分隔物的使用需求,通过建立实体试验模型研究在自动喷水冷却系统保护下钢化玻璃作为防火分隔物有效性,并进而提出可行的自动喷水冷却系统保护方案。研究结果表明：快速响应型洒水喷头在高温烟气作用下可及时启动并对玻璃进行冷却保护,使钢化玻璃完整性未受到破坏,且玻璃背火面温度和热辐射强...     

喷淋对大空间喷头上方羽流特性的影响

基于经典羽流模型,通过全尺寸试验测量大空间喷头上方羽流中心线不同高度处的温度和速度,分析羽流中心线温度和速度的变化规律,并与经典羽流模型做比较,得出喷淋对大空间喷头上方羽流特性的影响。结果表明:喷淋启动前,羽流温度和速度随高度增加的变化趋势与经典羽流模型基本一致;喷淋启动后,各高度处温度显著降低,速度显著减小,温度随时间的变化趋势与喷淋压力有关,且温度和速度随高度增加的变化趋势发生明显改变。     

靶式流量计在火灾烟气流速测量中的应用

分析了几种传统气体流速测量仪器的原理及其应用于火灾烟气测速时的缺陷,介绍了靶式流量计的工作原理及应用靶式流量计测量火灾烟气流速的方法.利用三种不同的仪器,对水啧淋作用下自然排烟口的烟气流动速度进行了试测.实验结果证明,在处理低速、中温、高湿度和多颗粒杂质火灾烟气的测速问题上,与传统方法相比,靶式流量计具有更好的适用性和明显的优越性.     

受限空间水幕隔热阻烟性能的试验研

为了研究消防水幕衰减火灾热辐射和阻隔火灾烟气蔓延的隔热阻烟特性,基于搭建的3 m× 3 m × 2.5 m（长×宽×高）小尺寸试验平台,开展大量实体火灾试验,研究水幕作用下空间温度分布特性以及烟气运动规律,并重点分析了喷头压力和喷头类型2种参数对水幕隔热阻烟性能的影响。结果表明:实施水幕分隔对火灾上层高温烟气具有明显的降温作用;实施水幕能够有效阻止火灾烟气的前期扩散;喷头压力越大,水幕的隔热效率越高,当喷头压力增大至0.6 MPa时,水幕的隔热效率可达70%以上;使用ZSTWC撞击式水雾喷头比ZSTM-AT式扇形水幕喷头更有利于形成均匀分布的水幕断面。     

储罐两环段喷淋圈管对供给强度的影响

国内储罐火灾爆炸事故时有发生,储罐消防冷却系统实施有效的冷却是控制火势和扑救初期火灾的主要因素之一。为了研究油罐消防喷淋系统在灭后冷却中的影响,本文选取4座5×10~3内浮顶罐组,开展消防冷却水系统喷洒实验,通过测试分析发现:实际的冷却水供给强度不满足规范的要求,并探讨了储罐固定冷却水系统供给强度不足的原因,结合分析的原因建议对规范中着火罐和临近罐供水强度要求统一均为2.5 L/(min·m^2),其冷却水喷淋圈管设置应为四段以上。