基于贝叶斯方法的竖井中性面模型参数不确定性研究

随着高层建筑越来越多,其发生火灾的风险也越来越大,火灾烟气是导致火势蔓延和人员伤亡的主要原因,因此高层建筑防排烟设计问题可谓重中之重。建筑中性面的性质决定了其在防排烟设计中的关键地位,通过对建筑中性面位置的研究来优化建筑防排烟设计,减少火灾烟气对人和建筑的危害具有重要的意义。在前人工作的基础上,利用场模拟的方法得到样本值,并引入贝叶斯概率方法量化模型参数的不确定性,分析了竖井结构单一参数的不确定性对中性面位置分布的影响。旨在为火灾安全工程设计和竖井模型实验台设计,以及建筑竖向通道防排烟设计提供一定的参考。     

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.     

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。     

扁平大空间建筑烟气蔓延影响因素研究

为研究扁平大空间内烟气蔓延影响因素,通过FDS火灾模拟软件对上海某商业综合体的商场进行模型建立,利用计算机模拟,逐一研究了水喷淋,挡烟垂壁高度,排烟口大小、数量,补风方式、补风量对烟气蔓延的影响,通过对比得出结论:增加挡烟垂壁高度对烟气蔓延影响有限,而去除水喷淋对烟气蔓延速度及质量浓度影响最大,烟气蔓延至各测点时间最多加快超过100 s,各测点烟气单位长度消光率最多上升69.51%/m;减小补风量至50%与去除水喷淋对烟气分布影响效果相当,在进行防排烟设计优化时,应优先考虑水喷淋与补风量;此外排烟量保持不变,改变排烟口数量及大小对烟气影响主要体现为蔓延速度变化。     

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.     

地铁高架车站站厅火灾烟气流动与控制

对于高架车站地铁火灾，危害最大的主要是下层站厅火灾燃烧产生的烟气和毒害物质的扩散形成的人员伤亡。文章结合广州市地铁4号线高架车站，对高架车站的站厅自然排烟设计进行了探讨，同时采用火灾动力学模型对站厅火灾进行了数值模拟，进而验证了防排烟设计的有效性。研究表明，高架车站的自然排烟设计应该确保楼扶梯为无烟区，需要采用两种必要的手段：（1）在楼扶梯开口四周设置挡烟垂壁，严格控制烟气进入疏散通道；（2）同时为了确保站厅火灾烟气能够及时的排放，在站厅两侧玻璃幕墙顶部设置排烟口或者利用站厅两端的轨道孔，及时供烟气自然排放至室外空间。文章进一步给出了站厅自然排烟口的大小和面积的计算方法。研究结论可为国内外类似高架车站防排烟设计提供参考。     

高层建筑防烟楼梯间防排烟方式比较探讨

重庆市公安消防总队高新区支队,400065高层建筑因其功能复杂、烟气流动速度快、垂直疏散距离长造成人员疏散困难,这就要求设计时在建筑的每层营造出一块火灾时免受高温烟气侵害的"相对安全空间",让处在建筑中的人员能够从容疏散到室外的安全地段.这一"相对安全空间"就是防烟楼梯间.因此,<高层民用建筑设计防火规范>(GB50045-95)明确规定:一类建筑(除单元式和通廊式住宅外)的建筑高度超过32m的二类建筑以及塔式住宅,均应设防烟楼梯间.防烟楼梯间的防排烟方式有三种:自然排烟、机械防烟和机械排烟.城市公众聚集场所……     

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。     

夏季大空间内火灾机械排烟效率的研究

采用全尺寸实验对夏季大空间内火灾机械排烟的效率进行了研究.实验过程中主要测量了火源功率和大空间内的烟气温度两个参数.通过分析大空间内烟气温度的分布规律,得到了机械排烟控制下不同火源功率的大空间内稳定的烟气层高度.根据Heskestad羽流模型计算了烟气生成速率,与机械排烟速率比较得到了夏季大空间内火灾机械排烟的效率.实验结果表明,在夏季大空间中,当火源功率不是很大时,大空间内外的温差使得外界补充进来的空气和火灾生成的烟气更加容易发生掺混,导致机械排烟的效率大大降低;按照规范规定的6次换气率进行排烟,在实验的300～1 000 kW的火源功率范围内,夏季大空间内火灾机械排烟的效率约为30%.火源功率的增大,在一定程度上削弱了空气与烟气的掺混,机械排烟的效率略有提高,但是提高的效果并不是很明显.     

火灾科学需深入研究的课题探讨

火灾科学是系统的科学,它涉及多个技术领域。从科学发展和现实角度,提出当前的火灾科学在城市消防规划、高大空间建筑防火设计综合方法、多层地下交通枢纽防火研究、安全疏散心理和机理研究、火灾自动报警系统的关联研究、建筑防排烟技术研究、建筑结构耐火性能研究等10个技术领域需深入研究的课程,以最终实现基础理论、实用方法、先进技术和科学管理一体化。     

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。     

高校宿舍楼火灾及人员疏散数值研究

为研究高校宿舍火灾烟气蔓延过程与人员疏散效果的相关联系,利用数值模拟研究了不同火灾场景下烟气流动、能见度、温度随时间变化的规律,及其对人员安全疏散的影响。研究表明:(1)火灾发生后,由于烟囱效应,烟气迅速在楼梯间蓄积,形成蓄烟池效应,堵塞疏散通道,然后逐渐发展至上部的楼层空间,对人员安全疏散极为不利;(2)高校宿舍楼人员较为集中,火灾发生时疏散人员在楼梯间易出现拥堵,人员火灾安全疏散的形势较为严峻;(3)喷淋、宿舍人数控制、建筑结构优化等安全措施能有效提高人员疏散效果,降低火灾危险性;(4)研究成果能为建筑防火设计、消防整改和宿舍管理提供科学依据。     

典型地铁火灾场景中烟气蔓延与控制研究

地铁是现代化的城市轨道交通工具,承担着越来越重要的大客流运输任务,是城市现代化程度的重要指标。随着城市地铁的迅速发展,作为人流密集的公众聚集场所且处于地下的空间,地铁灾害问题愈来愈引起人们的重视。近年来,地铁火灾成为火灾科学界研究的热点。本文针对地铁火灾的特点,设计特定情况下的地铁火灾场景,利用FDS模拟地铁车站的三维烟气流场,对地铁车站火灾烟气的蔓延情况及烟气控制系统对烟气的控制效果进行了研究,通过分析烟气蔓延的过程和特点,得出了无机械送排风或无挡烟装置难以保证人员从站台层向站厅层安全疏散,特别是当站台中部发生火灾时,只有机械送排风和挡烟设施配合使用才可以有效地控制烟气和温度的研究结论。旨在对有效防控地铁火灾和人员疏散的研究提供一定参考。     

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。     

基于性能化防火设计的建筑“准安全区”判定方法

为判定人员疏散过程中"准安全区"的安全性,采用基于性能化防火设计的方法对建筑"准安全区"的安全性进行判定。"准安全区"内烟气热辐射、烟气能见度及有毒气体等有害因素的指标必须达到"准安全区"规定的指标要求。发生火灾时,"准安全区"内距离地面2 m以下烟气层温度不应超过60℃,烟气层能见度不应小于10 m,烟气层CO浓度不应大于5×10-4mol/mol。工程应用中可根据"准安全区"各性能判定标准,通过火灾模拟软件模拟分析火灾场景下"准安全区"内各有害因素的性能参数分布,对"准安全区"的安全性进行定性、定量评估。     

中庭火灾烟气流动数值模拟

根据中庭火灾特点 提出了考虑辐射换热损失和壁面传热损失、不考虑燃烧过程、视火焰为体积热源,浮升力作用下火灾烟气湍流流动的场模型,并将辐射换热损失计人壁面传热损失,简化辐射换热模型计算,运用该场模型对中庭模型实验装置火灾烟气流动进行了数值模拟,采用通用软件PHOENICS进行数值计算,研究表明,数值模拟结果与中庭模型实验装置火灾试验结果吻合;以热源模拟火焰的方法对分析中庭火灾烟流发展规律可行。     

中庭式建筑内回廊排烟方法有效性的研究

中庭式建筑各楼层均通过中庭相连,因此给建筑物内机械排烟设计造成了困难.近年来一些学者提出了回廊排烟的概念,但并没有进行深入的研究.本文采用二维线性羽流模型对回廊排烟过程进行了描述,从理论上分析了采用回廊排烟控制建筑内烟气蔓延的效果.并采用FDS对一实际中庭式建筑采用回廊排烟的效果进行了模拟,对理论分析进行了验证.还对回廊内蓄烟池的深度进行了讨论,提出将回廊蓄烟池深度设为1 m左右是比较合适的.     

竖井中羽流前锋上升时间的实验研究

利用PolyU/USTC大空间实验厅内的小尺度竖井实验台,测量了开放和封闭竖井中羽流前锋上升时间,结合理论分析的结果,得到了羽流前锋上升无量纲时间和竖井无量纲高度之间的定量关系式.结果表明,在相同火源、相同竖井尺寸条件下,开放竖井和封闭竖井中的羽流前锋上升无量纲时间分别和无量纲高度的1.03次方、1.50次方成正比,与火源热释放速率的1/3次方成反比.由于烟囱效应的作用,开放竖井中的羽流前锋上升速度最快;非受限空间次之;封闭竖井内最慢.各种决定性因素对羽流前锋上升的影响程度由大到小顺序为:内外压差、壁面导热 粘滞力、空气卷吸.