烟气条件下疏散指示能见度实验及图像分析

开展了烟气条件下疏散指示能见度的初步研究.首先通过实验统计分析了观察者给出的烟气条件下疏散指示能见度等级变化规律,重点分析了疏散指示的亮度对能见度的作用,发现亮度是影响能见度的主要因素.这区别于无烟条件下疏散指示能见度的主要影响因素: 亮度、大小和颜色.然后对实验过程中采集到的图像进行分析,获得了疏散指示亮度信息的图像特征--对比度的变化,发现烟气条件下疏散指示图像的对比度变化信息较好地符合了观察者对疏散指示能见度等级评价的变化规律,且在烟气浓度变化缓慢的条件下可以细致评价疏散指示性能,故采用对比度信息来衡量烟气条件下疏散指示的安全性有更大的安全余量.结果表明,数字图像分析是量化烟气条件下疏散指示能见度的一种有效方法.     

基于蚁群算法的烟气中人员疏散路径选择优化

针对火灾烟气环境下的人员疏散问题，分析人员密度以及烟气能见度对疏散速度以及最佳疏散路径的影响。首先，得到烟气及人员密度对疏散速度的修正函数，并将该函数同蚁群算法的启发式信息函数进行耦合；其次，改进蚁群算法求解最佳路径的局限性，建立1种基于蚁群算法的人员疏散路径算法模型；最后，将算法模型应用于实例研究。研究结果表明:所提出的模型可较好地优化人员疏散路径，并进一步提高人员疏散效率。     

基于FDS的某居民楼火灾数值模拟及安全疏散研究

本文以某居民楼为主要研究对象,考虑其火灾特点,应用FDS软件,重点对居民楼火灾烟气变化进行模拟,结果显示:从火灾发生到人员撤离有201s的响应时间,正常状态下,足够楼内的人员疏散到安全地点;模拟发现火灾烟气能见度对人员疏散的影响要大于烟气温度和烟气中CO浓度对人员疏散的影响,整个过程中受到火灾影响最大的是其上层房间以及隔壁房间。     

流量分布系数对低压热释放速率测量的影响

热释放速率是反映火灾规模的重要参数,但高海拔低压地区可燃物燃烧的热释放速率测量一直未得到有效解决。为此,引入烟气管道流量分布系数,并对其进行低压修正,基于耗氧原理分析了低压条件下可燃物燃烧的热释放速率测量原理,提出了低压燃烧热释放速率的计算方法。在此基础上,设计并搭建了低压燃烧舱模拟高海拔低压环境,开展了不同静态低压条件下的正庚烷池火试验,并对烟气管道流量分布系数与不同的静态环境低压进行线性关系、指数关系等拟合,发现试验工况压力下的流量分布系数与响应的环境压力呈指数函数关系,且拟合度高达97.2%。采用指数函数关系并根据能量守恒对试验测量出的低压热释放速率进行修正,误差不超过5%,表明该方法可行。     

橡胶轮胎燃烧特性的实验研究

利用锥形量热计对橡胶轮胎在25kW/m2和50kW/m2辐射能量条件下的点燃性能、热释放性能、质量损失速率、烟气毒性及烟气的减光性进行了实验研究。实验表明:在较高的辐射热通量下,橡胶轮胎的点燃时间会大大缩短;橡胶轮胎的热释放速率和质量损失速率呈线性关系,其平均有效燃烧热远高于在相同实验条件下得到的木材实验数据;橡胶轮胎燃烧会导致较高的CO/CO2生成率和烟气平均比消光面积,对人员逃生和消防扑救极为不利。     

盾构隧道安全疏散通道加压送风计算分析

为防止盾构隧道行车道发生火灾时烟气侵入人员疏散通道,可通过在盾构隧道疏散通道内设置独立机械加压送风系统保证疏散通道内正压状态进行防烟,提高人员疏散安全性。分别利用风速法和压差法对某隧道工程疏散通道加压送风系统送风量进行试算,并采用FDS(Fire Dynamics Simulator)软件对疏散前室送风、疏散通道单侧送风及疏散通道双侧送风3种加压送风方式进行模拟分析,对比不同加压送风方式下各疏散口风速、温度、能见度的情况。结果表明,通过风速法计算得到的加压送风量要大于压差法。采用前室加压送风会造成较强的气流扰动,导致疏散口附近风速及温度剧烈波动,部分烟气进入前室,不利于人员疏散。采用疏散通道加压送风时,疏散口处风速稳定。但采用单侧加压送风时,火源下游疏散口处会有部分烟气积聚,影响人员疏散。采用双侧加压送风时烟气积聚少,疏散口附近温度、能见度等安全指标均在临界范围内,防烟效果良好,可以保证人员疏散安全。因此,建议采用纵向疏散通道加压送风,送风量建议采用风速法计算,当采用纵向疏散通道双侧加压送风时,建议在风速法得出的送风量基础上增加10%作为安全值。     

隧道顶部障碍物下游火灾烟气密度跃变特性

为考查隧道火灾烟气越过顶部障碍物时关键流动参数的变化及其对人员疏散和防排烟设计的影响,采用盐水试验研究不同障碍物高度与火源热释放速率下,火灾烟气越过隧道顶部障碍物后发生密度跃变的条件,并获得质量卷吸比与密度跃变前后烟气层厚度比等特性参数。结果表明：顶部障碍物的出现可使其下游的火灾烟气弗劳德数(Fr)突增至1以上而后再骤降至1以下,即从超临界状态转变为亚临界状态,这是诱发烟气密度跃变的原因;该跃变过程造成烟气卷吸大量空气,烟气厚度增大。障碍物的高度是影响烟气密度跃变特性的关键参数,密度跃变后与跃变前的烟气厚度之比、跃变前后Fr之比以及质量卷吸比均随障碍物高度增加而增大;当障碍物的无量纲高度超过0.267后,上述3个参数随障碍物高度增加而减小。障碍物下游的烟气密度跃变产生的质量卷吸比可能超过0.3,且高于既有理论模型计算值。     

高架仓库火灾烟气运动和控制数值模拟研究

根据哈尔滨某纺织品仓库的实际尺寸建立几何模型,应用大涡模拟(LES)方法对机械排烟模式下仓库火灾的热释放速率、温度流场、能见度变化情况进行数值模拟,得出了火灾的发生发展、火场温度分布、烟气流动状况及其组分浓度等参数随时间的动态变化规律。模拟结果表明,机械排烟可以将烟气控制在8m以上的空间内,有效地抑制烟气向仓库下部扩散,使仓库内的温度和能见度不影响人员安全疏散。研究成果可以为合理地设计大型高架仓库的防排烟措施提供参考。     

特长公路隧道火灾烟气沉降特性对人员疏散影响的研究*

为研究特长公路隧道火灾烟气沉降对人员疏散安全的影响,通过数值模拟方法,对0,1.0,1.5 m/s和临界风速值4种不同纵向通风风速下隧道火灾烟气沉降特征进行研究,并分析不同风速下烟气沉降对人员疏散的影响。研究结果表明:在无纵向风时,烟气沉降现象较为明显,烟气下沉造成的不均匀烟气温度、能见度分布,提前终止人员疏散的进行;随着纵向风速的增加,沉降现象仍存在,但沉降点后移,对人员疏散的影响减小;在1.5 m/s的纵向通风条件下,火源下游500 m范围内烟气基本不发生沉降且能维持分层,此时几乎不影响火灾下游人员疏散。在实际应用中,火灾初期可先以1.5 m/s的分层风速值进行通风,待下游人员疏散后,再施加临界风速加快烟气排出。研究结果可为特长公路隧道火灾防治和疏散救援提供参考。     

火灾烟气危害定量评价模型THVCH及其应用

为更加准确地评价实际火灾烟气的危害性,针对以往烟气毒性定量评价方法N-GAS和FED模型的不足,提出了一种新的火灾烟气危害性定量评价模型THVCH(Toxicity,Heat and Visibility Comprehensive Harmfulness)。实际火灾烟气的危害包括烟气毒性和烟气高温辐射。两者都具有时间累积效应,人员在火灾环境中的暴露时间越长,所受到的伤害越大。烟气的遮光性是影响火场中人员暴露时间的重要因素,低能见度下人员疏散所需要的时间是高能见度的3.8倍。THVCH模型在考虑烟气毒性的同时兼顾了能见度对人员暴露时间的影响以及高温辐射对人体的伤害。以重庆开县5.5火灾为工程背景,运用大涡模拟技术对其火灾过程进行数值重构。在此技术上采用N-GAS、FED和THVCH模型对不同阶段的火灾危害性进行了评价,证明了火灾烟气危害评价中考虑能见度和高温辐射的必要性。     

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。     

中智地下车库火灾烟气流动规律数值模拟分

随着我国城市化进程的快速发展,地下建筑得到了充分的开发和应用。但是,由于这些地下建筑物具有封闭性强,自然通风条件较差,人流密集度高等特点,一旦发生火灾极易造成群死群伤重特大恶性事故。运用火灾动力学、烟气控制理论和有限元方法,对淮南中智大型地下车库不同条件下火灾烟气流动规律进行了数值模拟研究。结果表明:建筑喷淋系统对火灾抑制效果明显,但对火灾烟气控制会产生较为不利影响,有时会造成疏散出口处能见度下降20%~30%,且在一些半封闭区域内形成烟气集聚,不易被排出,从而对火灾遇险人员安全疏散产生不利影响。     

基于数字锁相技术的飞机货舱火灾烟雾光学参数方法研究*

为解决飞机货舱火灾光学探测易受环境杂光和空气中灰尘、水汽干扰,误报率高的问题,提出1种基于数字锁相的双波长火灾烟雾探测方法。利用数字锁相技术调制双波长光源,选择性地提取微弱光散射信号,并设计前、后双向散射光探测光路。采用常见火灾材料及干扰源进行真假火源实验,依据米氏散射理论及不同粒径气溶胶颗粒对不同波长光的散射效应差异,以不对称比（AR）和双波长光强比（DWIR）作为火灾检测参数对不同粒径颗粒进行区分,根据2种火灾检测参数建立数据样本,利用BP神经网络进行分析,并加入复合式传感器实验作为对比。研究结果表明:基于数字锁相技术的火灾烟雾光学探测方法能够在一定程度上区分火灾烟雾和干扰源,误报率小于3.5%。     

室内火灾烟雾对微波衰减的影响研究

针对建筑室内火灾烟雾环境对微波信号的干扰问题,利用火灾标准实验间和微波实验装置,研究棉绳阴燃、聚氨酯明火等四种典型火灾烟雾对频率分别为600 MHz和2.7GHz微波衰减特性的影响规律。在有和无火灾烟雾环境下,对比分析入射波频率、烟雾浓度、烟雾类型对微波衰减的影响。实验结果表明,四种火灾烟雾对微波传播有明显衰减,且衰减量均随烟雾浓度的增加而增加,而衰减速率逐渐减小。频率以及不同特性类型的烟雾对微波衰减特性的规律不同。最后,计算并修正了室内火灾烟雾环境下微波衰减因子模型的衰减因子,提高了该模型在火灾烟雾环境下的适用性和准确性。     

考虑人员伤亡的高校宿舍火灾风险评估方法研究

为提高高校宿舍楼火灾应急疏散效率,以某高校宿舍楼为例,建立可用疏散时间(ASET)概率密度函数的三角分布模型,并利用FDS软件进行火灾模拟,得到函数中各参数值;运用Pathfinder软件对人员疏散进行模拟,得到火灾未疏散人数与时间的函数;通过对上述2个函数的乘积进行积分,得到不同火灾场景下的伤亡人数.结果 表明:影响...     

一种火场多参量在线监测系统的设计与实现

火场氧浓度降低、大量烟气遮挡视线和吸入毒性气体是造成火灾中人员无法逃生而窒息死亡的三大主要因素.基于波长调制光谱和谐波探测技术,利用光源调制实现了气体浓度的谐波检测;采用激光烟浓度检测方法,测得减光系数,以表征烟雾浓度.通过合理高效的系统光路和硬件设计,采用分时复用方法,大大缩短了检测周期,每2.5秒便可完成一次对火场多参量的检测,实现了同时对火场中多参量(包括火灾产物中O2、CO、CO2、HCN的浓度和烟雾浓度)的在线实时监测.     

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。     

基于Pathfinder和FDS的火场下人员疏散研究

为了探究高层建筑发生火灾时人员行为对疏散的影响,以上海静安区失火大楼为背景,运用试用版灾难逃生软件Pathfinder,对人员行为进行模拟.实验得到了人员在不同行为模式下逃生时所用的时间和楼梯间内拥挤情况,并探究家庭成员的行为对逃生的影响.利用Pathfinder进行SFPE模式和指导模式模拟以确定哪种模式中的行为属于安全的疏散行为.以《建筑防火规范》规定的允许疏散时间为标准计算出规定时间内的疏散的人数,从而确定处于危险状态下的人员数量和时间.建立了一个简化的高层建筑模型,采用FDS模拟软件对高层建筑火灾进行了火灾模拟,得出了烟气蔓延速度、温度、CO浓度以及能见度的变化规律,为高层建筑火灾烟气的有效控制、人员疏散、火灾扑救提供了一定的理论依据.     

“Z型”中庭烟气流动及自然排烟特性实验研究

"Z型"中庭自然排烟设计已经在部分高层建筑中实际运用。然而,现有规范对此类设计方法无具体指导性消防安全要求,同时缺乏相关研究。通过在海南某高层建筑中开展全尺寸火灾实验,选取中庭和办公室不同火灾区域和规模,在不同外界风向和风速下,通过监测有毒气体浓度、烟气温度和能见度以及烟气层厚度等参数,研究超过12m的"Z型"高大中庭烟气流动特性及自然排烟效果,并分析其对中庭和人员安全性的影响。研究结果表明:该建筑采用"Z型"中庭能够有效排出烟气,自然排烟设计合理。所得结论可为消防部门审核该项目提供参考,也为类似高大中庭自然排烟设计提供科学依据。