烟草火灾危害后果定量评价研究

为准确评价烟草仓库失火烟气危害,在借鉴能见度、热辐射、N-GAS和FED模型的基础上,提出综合考虑热辐射、烟气毒性和能见度的烟气危害评价模型TVH(Toxicity,Visibility,Heat)。采用PyroSim软件模拟的方法,以某失火烟草仓库为原型,构建接近于真实的虚拟火灾现场。通过模拟烟气运动规律及烟气危害评价因子随时间变化曲线,分析得出位置不同,烟气危害的效果也不同。定量计算三个模型烟气危害指数,分析得出热辐射是造成人员伤亡的重要原因,TVH模型比N-GAS和FED模型多考虑了热辐射和能见度的影响,更全面评价烟草火灾危害后果,最后提出TVH模型的应用前景。     

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。     

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。     

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.     

大空间火灾中火焰辐射对钢构件升温的影响

为了研究大空间建筑火灾中,火焰辐射对钢构件升温的影响,得到考虑火焰辐射时钢构件升温的简化计算方法,应用热平衡方程,就火焰辐射对钢构件升温的影响,通过变化各个参数,进行了6000多个不同算例的计算.在对算例结果进行参数分析的基础上,将钢构件的升温看作受烟气层影响和火焰辐射影响两部分,忽略次要因素,合并归纳主要参数,拟合出简化计算公式,提出了大空间建筑火灾中火焰辐射对钢构件升温影响的简化计算方法,并给出了可不考虑火焰辐射影响的建筑高度临界值.通过算例计算,与原迭代计算方法相比,该简化方法计算简便快速,且精度也较高,能满足设计要求.     

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。     

实际烟气生成量计算方法的商榷

火灾烟气是火灾时所产生的气体和悬浮在其中的烟粒子的总称，是燃烧和热解产物的混合物。烟气量的大小取决于可燃物本身的燃烧性能、空气供给量等。火灾烟气具有缺氧、毒害、尘害、高温的特点，加上火场火灾烟气的减光性和恐怖性，使火灾烟气成为火灾人员伤亡的最主要原因，为此防排烟工程的设计对建筑消防安全非常重要，实际烟气生成量计算是防排烟工程设计的理论基础，就目前一些文献对实际烟气量计算方法存在的不足进行了探讨，并提出了一个新的计算方法，对两种方法的计算结果进行了对比，得出结论认为，计算实际烟气量应从实际空气供给量是否过剩或不足两种情况分别进行考虑计算。     

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.     

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。     

复杂开口房间火灾中性层位置的计算

本文建立了复杂开口房间的数学模型,并运用等效窗口面积法对复杂开口条件(门窗同时开启)下房间中性层关系进行了数学推导,对单一开口和复杂开口房间发生火灾时房间门和窗同时开启状态下中性层位置进行求解和比较分析,同时还对不同温度下房间孔洞的烟气、空气质量流量进行了计算和比较;对在室内温度逐渐升高的情况下房间中性层高度的变化进行了研究和分析。从而得出多开口不同开口高度条件下中性层位置的求解方法,温度与中性层高度、烟气质量流量、空气质量流量的关系,以及空气改善系数对烟气、空气质量流量和中性层高度的影响。     

轴心受压钢筋混凝土柱等效火灾荷载的计算

迄今为止，国内外有关计算构件耐火极限的方法，是钢筋混凝土构件与防火研究的主要内容。而在结构设计中，由于直接考虑的是荷载作用，为此提出了一个新概念——等效火灾荷载，将火灾对结构的影响直接考虑成荷载作用。在确定了混凝土柱的截面温度场后，利用一种简化计算方法计算出钢筋混凝土柱的等效火灾荷载，进而计算出钢筋混凝土柱的耐火极限。在火灾中，作为结构最基本的构件柱可能受到单面或多面的火作用，这里仅介绍轴心受压钢筋混凝土柱等效火灾荷载的计算。     

火源位置对凹型砖木结构古建筑火蔓延特性影响研究∗

为探究凹型砖木结构古建筑火灾蔓延特性,以某典型凹型古建筑为研究对象,利用 Pyrosim 软件进行物理模型搭建,研究不同火源位置对火灾蔓延规律的影响,以及在该过程中温度、能见度变化规律和 CO、CO₂浓度动态分布情况等。结果表明：不同火源位置对火蔓延特性影响较大,若引火源位于凹型古建筑西南角,相较西北、正北方向两个工况,热释放速率可高达 240 MW/s,应选择在该处设置多个感温探测器及自动喷淋系统用于火灾防范;若引火源位于建筑西南角,相较其他工况室内温度可达最高值 1 000 ℃,CO、CO₂浓度亦均达最值,且在垂直高度 1.67 m 处能见度下降速率达到峰值,人员需在 2 min 内全部疏散。该研究对于凹型砖木结构古建筑火灾防控、防灭火装置的合理排布及灾后人员高效、安全疏散具有重大意义和参考价值。     

潜艇火灾事故中的人因失误概率分析

研究了潜艇发生火灾后,艇员在各种因素的影响下出现误操作的概率以及由此对火灾进程的影响。为了从定量角度分析这一问题,基于传统的事故树分析技术,结合人因可靠性理论中的人为差错预计法,构造了人因事件树,以计算各分支路径的概率值。在算例部分,针对某一核潜艇内的火灾场景,运用上述方法,定量评估了艇员误操作而导致的系统失效路径的概率。     

基于虚拟现实的建筑火灾模拟系统

提出了将虚拟现实技术应用于建筑火灾模拟的方法,在交互式虚拟环境中实现了基于火灾数值模拟的火灾场景模拟。根据火灾场模拟软件FDS的计算结果,控制虚拟火灾场景中火焰和烟雾的蔓延,使得虚拟场景中火灾的发展接近实际火灾的情况。模拟系统中通过纹理贴图和粒子系统等技术实现了逼真的火灾场景可视化。还介绍了实现灭火作战模拟和训员疏散模拟的技术细节。在以上方法的基础上研制了建筑火灾模拟原型系统,该系统可应用于电子消防预案制作、灭火作战演练、人员疏散演练、建筑性能化防火设计与评估,以及灾害条件下人的疏散行为研究等各个方面。     

基于数值模拟的多高层钢结构火灾反应规律与破坏机理

为了分析火灾下多高层钢结构的破坏机理,考察多高层钢结构在火灾下的反应规律,基于ABAQUS建立了整体钢结构的火灾反应数值模型,对不同层数的钢结构以及相同结构不同火场位置的钢结构进行了数值模拟分析,计算了局部火灾条件下钢结构的变形与破坏过程,分析了钢结构在火灾和荷载共同作用下的破坏机理,探讨了局部火灾对整体结构的影响范围与因素,给出了钢结构在高度和荷载变化时的破坏规律并分析了引起这种破坏规律的原因。     

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。     

矿井火灾时期通风系统动态可靠性数值分析

通过分析矿井火灾时期的风流特点,提出了矿井火灾时期的风路失效模式,指出矿井火灾时期的通风系统可靠度是个动态变化过程,随着时间的推移,整个通风系统的可靠度会逐渐下降。提出了适于计算大型通风系统火灾时期可靠度的“基于截断误差理论和网络简化技术的不交化最小路集算法”。在此基础上,对矿井火灾时期通风系统的动态可靠度进行了数值模拟。     

真实大空间建筑物火灾场模拟研究

根据一真实火灾调查报告设定了真实大空间建筑物开口情况和材料燃烧性能参数,建立了FDS(Fire Dy-namics Simulator)物理模型。计算了火灾释热速率以及着火大空间烟气的温度场和一氧化碳浓度场的变化。研究结果表明:火灾短时间发生轰燃,随后发生回燃。轰燃是导致大量人员死亡的1个重要原因;回燃没有引起各点烟气的温度和一氧化碳浓度显著的提高,但对各点烟气的温度和一氧化碳浓度的保持起到较大作用。     

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。