高层建筑电梯活塞效应及烟气控制分析

在电梯运行活塞效应及其对火灾烟气影响理论分析基础上,分析电梯井和前室加压及压力波动情况;结合高层建筑烟控系统的原理,通过合理的压差设计,可保证电梯系统在最大容许压差和最小容许压差之间正常工作。通过对活塞效应及其对电梯与建筑空间之间压差影响的分析发现,极限状态下烟气可能卷入电梯井和前室,对人员的疏散造成威胁,提出了控制活塞效应影响的上限临界压差。研究表明,合理的排气泄压系统、气压式挡烟系统、可变送风系统及火灾层带通风排烟设施的系统等均能对火灾烟气进行有效控制,提高电梯疏散的安全性。研究所得的结论为火灾中利用电梯进行疏散提供了理论指导及一种烟气控制的方法。     

电梯井加压送风全尺寸火灾试验研究

为了研究电梯井烟囱效应、电梯运行活塞效应对电梯井加压送风的影响,获得电梯井有效防烟的临界参数,在10层高的建筑内,利用一部运行速度为1.5 m/s的电梯,开展全尺寸火灾试验。试验包括正、逆烟囱效应的工况,火灾发生在房间和通道的工况,在此基础上得到单梯井低速电梯在火灾中运行的气流特性和压差变化,电梯井有效防烟的技术参数。研究结果表明,合理的电梯井加压送风能够有效控制火灾烟气,使火灾时使用电梯疏散具有可行性。     

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。     

基于正交分析的防烟缓冲区参数设置研究

为了研究典型长廊型高层建筑中走廊-前室缓冲区不同参数设置对烟气控制的影响,利用FDS软件建立长廊型高建筑火灾烟气运动模型。利用空气幕配合正压送风在前室门前形成防烟缓冲区,运用正交设计的方法分析流量比、空气幕射流速度以及空气幕射流角度对缓冲区防烟能力的影响,得出防烟缓冲区最佳模式为空气幕送风量与前室加压送风量之比为2∶1,空气幕射流速度为8 m/s,空气幕射流角度为30°。与传统正压送风防烟模式相比,防烟缓冲区最佳模式下,前室的平均CO浓度降低了99.99%,平均温度降低了98.47%,防烟缓冲最佳模式使前室加压送风量减少了1/3,楼梯间加压风量减少22.56%,节约了送竖井的地面积,减少了进入走廊和火场区的送风量,使排烟效率提高了8.76%。     

高层建筑防烟楼梯间正压值与门洞风速试验及分析

对一座 32层综合性高层建筑的楼梯间与前室的机械加压送风系统进行现场试验 ,测定了几种不同工况下楼梯间、前室的正压值、门洞风速、送风机风量、加压送风口风速、系统的阻力损失等参数。笔者着重分析了正压值和门洞风速的试验结果 ,试验暴露了加压送风系统设计、验收、防排烟产品质量等存在许多问题 ,亟待解决。同时也发现了《高规》条文中存在某些不完善之处。试验表明 ,高层建筑防烟楼梯间及前室的加压送风系统如果设计不当 ,火灾时 ,不仅不能起到保证人员安全逃生的作用 ,甚至可能成为严重的安全隐患     

出口风速对防烟空气幕防烟效果影响的数值模拟

本文利用火灾模拟软件FDS，以四川消防研究所高层实验塔二层为原型，建立模型研究了防烟空气幕防烟空气幕出口风速对高层建筑前室烟气运动的影响，试验中在前室内设置18个测点，测定前室内的温度、CO浓度及能见度变化情况，试验结果表明：当风速〈1m／s时，前室内各测点处各参数变化情况与无风幕时基本相同，防烟效果不明显，风速〉2．5m／s时，随着出口风速的增加，前室内各测点处温度、CO浓度降低，能见度增加，烟气蔓延途径由前室上部逐渐变为前室下部，且前室门处0．2m、1．25m高度处测点处各参数值瞬间波动很大，综合考虑防烟的有效性及经济性，认为防烟空气幕的最佳运行风速应为2．5m／s～3．5m／s。     

高层建筑火灾初期利用电梯进行人员疏散的可行性探讨

概述高层建筑火灾情况下人员疏散的复杂性,指明了高层建筑传统的疏散方式及其存在的主要问题。结合火灾发展的规律、火灾初期电梯疏散的原理,建立了高层建筑在火灾初期利用电梯进行人员疏散的模型。针对火灾时使用电梯的主要危害,提出从电梯及电梯井本身的安全、送风、电梯分区及供电保障4方面的改进措施,并对火灾初期利用电梯进行人员疏散的安全合理性进行分析,结果表明在火灾初期利用电梯进行人员疏散具有一定的可行性。     

高层建筑火灾初期用电梯疏散人员可行

日前，天津理工大学、上海交通大学等大学教授通过对高层建筑发生火灾情况下人员疏散的复杂性进行了研究，发现高层建筑传统的疏散方式存在的问题。几位教授结合火灾发展的规律、火灾初期电梯疏散的原理，建立了高层建筑在火灾初期利用电梯进行人员疏散的模型。针对火灾时使用电梯的主要危害，提出从电梯及电梯井本身的安全、送风、电梯分区及提供电保障4方面的改进措施，并对火灾初期利用电梯进行人员疏散的安全合理性进行分析，结果表明，在火灾初期利用电梯进行人员疏散具有一定可行性。     

建筑火灾中“走廊-前室缓冲区”影响因素的试验研究

通过在走廊与前室之间设置“走廊-前室缓冲区”来改善高层建筑传统前室正压送风系统.其完整设想是在前室前设置一段无烟区,通过防烟空气幕作为柔性隔断划分缓冲段和走廊段,并且在气幕前设置排烟口,排出多余的新鲜空气,从而避免影响火场机械排烟效率.利用全尺寸风洞试验台模拟高层建筑内的长廊型空间,重点考察缓冲区内空气幕倾角、射流速度及排气口排气量对缓冲区效果的影响.结果表明:0～60°范围内,空气幕倾角越大越好;在风量不超过总送风量规定下,空气幕射流速度越大越利于防烟,射流速度约为16m/s时,机械排烟效率较高;缓冲区排气口排烟量介于1708-2563m3/h时,缓冲区的设置的效果最佳.当缓冲区内各因素的值满足以上设置时,能够提供较高的排烟效率,达到72.8％.既能保证走廊内烟气的及时排出,更有利于火灾时人员的安全疏散.     

长廊型建筑前室缓冲区对排烟效果的影响

高层建筑发生火灾时,采用加压防烟将会有大量的新鲜空气被送入着火层。这些新鲜空气稀释了烟气,从而降低了机械排烟效率。提出了高层建筑条形走廊前室缓冲区的设想,并通过高层建筑内烟气流动的数学模型,采用双方程三维紊流模型,对相同排烟量情况下前室缓冲区对排烟效果的影响进行了模拟计算和对比分析。结果表明：对条形走廊,前室缓冲区能够提高机械排烟效率近3.6%,同时在前室门附近走廊内形成一段相对安全的区域,有利于人员逃离着火层。     

超长距离盾构隧道疏散通道加压送风系统研究

为确保隧道火灾时人行疏散通道安全性,通过在人行疏散通道两端设置独立机械加压送风系统,使疏散通道保持正压状态,防止烟气侵入。利用风速法计算疏散通道加压送风量,利用FDS软件模拟计算单侧及双侧2种送风方式下隧道内烟气蔓延范围、疏散口及疏散通道气流速率分布情况。结果表明:对疏散通道加压送风时,应重点分析火源附近150 m范围内疏散口气流速率是否符合规范要求;当开启疏散口数量≤10时,采用单侧或双侧送风方式对疏散通道加压送风,疏散口稳定时气流速率均符合规范要求;采用双侧送风方式疏散口气流速率分布规律较优,确保加压送风系统适用性。     

高层建筑火灾时烟气的垂向组合控制研究

高层建筑火灾时,正压防烟带入的大量新鲜空气被送入着火层并稀释了烟气,降低了机械排烟效率。采用垂向组合控制的模式,对高层建筑内烟气流动采用双方程三维紊流模型,通过实验和模拟对比分析各排烟模式的排烟效果。结果表明,对条形走廊,单独设置空气幕能有效阻挡烟气进入前室,但防烟时间相对较短,同时采用空气幕和正压时,挡烟时间至少增加了60 s,且挡烟效果和单独前室正压相同,但所需新鲜空气量却减少了1/3,且此模式下的烟气在空气幕和前室正压作用下经过两次降温,温度下降效果明显,在竖井中容易形成滞止状态,使烟气在中性层上方向其他楼层扩散的趋势降低,对整栋楼内人员疏散更为有利。     

Mechanisms of high-pressure hydrogen gas self-ignition in tubes

This paper describes a numerical and experimental investigation of hydrogen self-ignition occurring as a result of the formation of a shock wave. The shock wave is formed in front of high-pressure hydrogen gas propagating in a tube. The ignition of the hydrogen–air mixture occurs at the contact surface of the hydrogen and oxidant mixture and is due to the temperature increase produced as a result of the shock wave. The required condition for self-ignition is to maintain the high temperature in the mixture for a time long enough for inflammation to take place. The experimental technique employed was based on a high-pressure chamber pressurized with hydrogen, to the point of a burst disk operating to discharge pressurized hydrogen into a tube of cylindrical or rectangular cross section containing air. A physicochemical model involving gas-dynamic transport of a viscous gas, detailed kinetics of hydrogen oxidation and heat exchange in the laminar approach was used for calculations of high-pressure hydrogen self-ignition. The reservoir pressure range, when a shock wave is formed in the air that has sufficient intensity to produce self-ignition of the hydrogen–air mixture, is found. An analysis of governing physical phenomena based on the experimental and numerical results of the initial conditions (the hydrogen pressure inside the vessel, and the shape of the tube in which the hydrogen was discharged) and physical mechanisms that lead to combustion is presented.     

避灾硐室气刀型空气幕数值模拟研究

结合避灾硐室阻隔有害气体的需要,对气刀型空气幕进行模拟研究,从气刀的工作原理、风速分布、阻隔效果的角度出发,分别建立物理模型及划分网格,得到了气刀工作时其周围压力的分布变化规律,不同送风方式下气刀风速分布规律以及单侧送风条件下CO,浓度分布规律,证明了气刀具备增大了气流的输出,阻隔有害气体的作用。由风速统计规律得出,气刀在单侧送风15m／s或者双侧送风10m／s条件下,气刀的有效覆盖率大于85％,又根据数值模拟得出,在有效覆盖率大于85％的条件下,CO2阻隔效果明显,有害气体无法通过气刀形成的空气幕。     

城市地下道路合流分岔路段烟气控制策略的优化研究

采用数值模拟的方法,对火源位于合流分岔路段上游时不同的纵向通风烟气控制策略进行了模拟分析,得到最佳的通风控制策略及送风参数。研究结果表明:火灾发生时,若只有主隧道送风,当送风风速为临界风速时,尽管火源上游烟气得到了很好的控制,但下游仍会有部分烟气会流入匝道,影响匝道内的行车安全;若加大主隧道送风风速以消除匝道内的烟气,则所需风速过大,既不经济也不安全;如果采用主隧道和匝道联合送风的送风策略,主隧道以临界风速送风,则匝道以较小的送风风速即可得到较好的烟气控制效果。该通风策略应为最优的烟气控制策略。     

超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化影响因素实验研究*

为掌握超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化机理及特性,采用流体力学线性不稳定理论分析雾化机理,通过喷雾实验研究不同因素对雾化性能的影响及对比不同类型喷嘴的雾化效果。研究结果表明:随着距喷嘴出口距离增加,超音速虹吸式空气雾化喷嘴在雾滴破碎后碰撞聚合作用由强到弱,300 mm内雾滴粒径增长速率明显,300 mm外雾滴粒径增长速率较缓。随着供气压力增加,超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾滴粒径逐渐减小,在实测距离内SMD（平均粒径）最小为17.5 μm。不同供气压力下,超音速虹吸式空气雾化喷嘴随距离增加,雾滴粒径增长趋势基本一致。有效射程内供气压力为0.1~0.5 MPa时,SMD仅为17.5~31.16 μm。对比实验中,超音速虹吸式空气雾化喷嘴SMD比内混式空气雾化喷嘴和X旋流型压力喷嘴小53.5%~74.0%。     

高层建筑火灾时走廊-前室缓冲区效果数值模拟研究

高层建筑火灾时,正压防烟带入的大量新鲜空气被送入着火层并稀释了烟气,降低了机械排烟效率.提出设置高层建筑条形走廊-前室缓冲区的设想,采用双方程κ-ε模型,对设置缓冲区后排烟效果的影响进行了模拟和分析.结果表明:建有前室缓冲区后,前室内烟气的平均质量分数远小于4.6％,前室在较长时间内处于安全状态.从走廊扩散至竖井的烟气分别经过走廊、前室两次降温,温度下降明显,在竖井中容易形成滞止状态,使其向上方其他楼层扩散的趋势降低,对整栋楼内人员疏散而言更为有利.