受限空间烟气运动盐水模拟研究的现状和展望

回顾了受限空间火灾烟气运动盐水实验模拟研究的发展历史;介绍了盐水实验模拟的理论基础及其在火灾烟气运动研究领域的应用情况和最新进展;分析和讨论了模拟研究过程中所存在的主要问题及其可能的解决方法。所有这些研究和探索,对于受限空间火灾烟气运动盐水实验模拟研究方法的创新和完善有重要的启发作用。     

大空间建筑火灾中烟气层界面的一种判定

采用摄像机拍摄大空间建筑内烟气运动的整个过程,从录像中获取烟气前沿和主体下降到各指示灯的时间,经时间截取法处理后得到烟气层界面形成及运动的实际时间,求烟气层高度x对该时间t的关系可得烟气运动曲线。把该曲线与采用热电偶测温法及目测法的结果进行对比可知,三者趋势较为吻合,表明摄像这种测量手段能较好地反映大空间建筑火灾中烟气流动的状况及部分运动规律。     

地暖采暖单层大空间中火灾烟气下降规律及控制研究

模拟实际地暖采暖空间建立小规模试验装置,研究了该环境中的烟气下降规律及其危险性.结果表明,地暖采暖环境加速了烟气的发展速度,使危险提前到来.在试验研究的基础上,讨论运用FDS模拟地暖采暖空间烟气运动的可靠性.并利用FDS软件,对真实采暖单层大空间的火灾烟气下降规律进行了数值模拟,提出了该环境中影响烟气运动的主要因素及其控制措施.     

受限空间火灾烟气运动的大涡模拟

研究通风不良时受限空间火灾的烟气运动.采用大涡模拟方法,得到受限空间内烟气温度、组分体积分数和速度等随时间的变化.计算得到的时均稳态时的时间平均烟气温度、平均速度、平均氧气体积分数、平均二氧化碳体积分数、平均氮气体积分数和平均水蒸气体积分数的分布与试验数据相符.通风不良条件下.受限空间内烟气平均温度较高,氧气体积分数较低,不存在新鲜空气层.研究为舰艇和仓库等场所的性能化防火设计提供了参考依据.     

狭长空间内火灾烟气与人员疏散控制研究

本文采用了理论分析、火灾与疏散的组合模拟程序FDS＋EVAC，以一狭长空间为例，进行了火灾烟气作用时的人员疏散仿真研究，分析了通风排烟设备对火灾烟气运动和人员疏散的影响。     

受限空间火灾轰燃过程的模拟实验研究

研制一种重现火灾轰燃的化学燃料和氧化剂的混合燃料，通过调整燃料的配方，可实现模拟控制火灾轰燃的温度和烟气产生量；实验研究了火灾轰燃过程烟气参数的变化规律，说明建筑火灾烟气运动的场-区-网模拟模型是合理的，分析了火灾过程中烟气的产生、运动、回流、下沉现象物理机制，指出在受限空间火灾救灾过程中应注意的问题。     

受限空间烟气运动的盐水模拟实验初探

考虑到盐水在清水中扩散过程与烟气在受限空间内运动的相似性，本文用实验的方法，初步探讨了用盐水的扩散来模拟烟气在建筑物（单室）内运动的可行性。并对烟羽流主轴线速度和顶篷水平分层烟气流厚度的生长规律进行了测量。本文所得结果基本合理，正确，对建筑火灾烟气控制和人员疏散有参考作用．     

烟气自通道向中厅大空间扩散的实验研究

热烟气由单室经通道向中厅大空间溢流是受限空间火灾中重用的排烟通风问题，它在火场新鲜空气补充及火势向未燃区的蔓延过程中起着重要的作用，而且对火灾的监测、扑救及避险逃生有着重要的意义。本文的实验测量了通道向大空间溢流的准稳态温度场和速度场，得到了出口溢流平均速度与火源功率之间的关系式。实验结果表明：通道出口的热烟气溢流可以近似地认为是二维湍浮力射流，采用二维射流模型可以改进已有的烟气溢流计算方法、提高工程计算的准确度，这对火灾安全工程具有实用意义。     

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.     

大空间火灾烟气流动的动态显示研究

讨论了火灾烟气流动过程的计算机动态模拟方法。利用Ｄｅｌｐｈｉ可视化编程工具,建立了一个融区域模拟计算和计算机动态显示于一体的火灾发展的模拟软件,并以中国科技大学的大空间建筑火灾实验厅为对象,对典型火灾羽流及烟气层的发展过程进行了动态显示。     

建筑物走廊型通道中火灾烟气流动特性的研究

应用网络模型方法,将建筑物走廊型通道合理地划分为多个节点,在火源为10kg木材的情况下,利用已开发成功的烟流性状预测软件对四川消防科研所的一座实体建筑物进行了模拟计算,获得了各节点烟流性状的发展变化规律。经比较,模型计算结果与实验数据十分符合。证明走廊型通道的多节点划分方法正确、预测软件实用可靠。根据烟气侵入走道中两节点的时间差及两节点间距,提出了烟气弥漫速度的计算方法。该算法与实测结果间的相对误差小于3%,实例应用及研究的成果,为建筑物火灾时安全疏散动态模拟研究提供了理论依据。     

复杂地下空间交通体系连接匝道烟气控制方案研究

复杂地下空间交通体系作为新型地下交通形式,车流量大且存在多个分合流点,气流组织复杂,防灾排烟难度极大。以杭州某复杂地下空间交通体系连接匝道为研究背景,提出匝道通风排烟设计方法,再选取其中二合一式连接匝道结构,采用FLUENT模拟其两种防灾排烟方案的有效性。模拟结果表明：两个连接匝道末端单独设置排烟口的设计方案可有效保证火源下游车辆和火源上游人员的逃生安全;根据分合流流速分配理论模型,在合流处只设置一个排烟口且排烟量提高40 m³/s时,也可达到同样的防灾排烟效果,从土建成本考虑,推荐此方案,为同类型隧道结构提供借鉴。     

室内准稳态压力火灾烟气沉降模型的改进和实验验证

对室内火灾及烟气的研究给消防工程领域带来了诸多益处,如疏散时间预测、基于性能化的设计分析等。Zukoski (Fireand Materials,1978,2(2): 54-62)在室内火灾烟气运动的开创性研究给出了基于质量和能量平衡的理论方法,为后续研究奠定了基础。然而实验发现,由于忽略热损失偏差,模型对近壁面火源的火灾烟气沉降时间的预测缺乏准确度。本文通过空间重构的方法消除房间长宽比因素造成的热损失偏差,引入两个参数进行表征,以完善该模型。完善后的模型预测烟气沉降时间与实验吻合度非常好,验证了该方法的有效性。在计算分析基础上,将两个参数对模型的影响作了评估,发现其一对模型预测结果的影响远大于另一参数。火源大小确定后,烟气充满房间的时间范围可确定,火源功率越大,时间范围越小。     

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。     

排烟口布置方式对高层建筑火灾排烟效果的影响

高层建筑发生火灾时，烟气对人员的生命安全有着非常大的威胁，因此有效地控制烟气在建筑物内的扩散对于人员的逃生是非常重要的。通过高层建筑内烟气流动的数学模型，采用k-ε两方程三维紊流模型对高层建筑火灾时排烟口布置于走廊顶棚和走廊侧壁时的机械排烟进行模拟。结果表明，排烟口的布置方式不同对排烟效果的影响很大。排烟口置于顶棚时比排烟口置于侧壁时排烟效率高近10％，走廊内危险性低。在进行排烟设计时应优先考虑将排烟口设置在走廊顶部。     

某地下商场防火分区划分对人员安全疏散的影响研究

防火分区面积、人员疏散距离、疏散宽度等方面难以满足现有消防规范的要求是目前大型复杂建筑消防设计中经常遇到的问题。利用火灾安全工程学进行性能化分析是解决这类问题的一种方法。防火分区面积大小不仅会影响到烟气的控制效果，同时也会引起人员疏散距离和疏散宽度要求的变化。因此防火分区的划分应该和人员疏散结合起来综合优化考虑。本文主要针对一个地下商场的防火分区划分问题，进行了烟气运动和人员疏散的模拟计算，比较两种防火分区划分方法的优缺。     

固体燃料烟点测量装置的研制

本文介绍了最近研制的一种用于固体燃料烟点测量的装置及配合烟点准确测定而开发的烟粒监测系统,并就PMMA材料进行了测试。本项研究为固体燃料的火焰高度及烟点的测量,首次提供了合理、可行的技术方法。     

基于正交试验响应面法的烟气层概率分布计算

为计算随机参数下火灾烟气层温度和厚度的概率分布，该文提出了基于正交试验响应面的可靠度计算方法。通过正交试验表确定分析计算参数组，并借助火灾动力学分析软件计算不同参数组下烟气层的温度和厚度响应，进一步拟合出输入参数和输出参数的响应面函数，在此基础上结合验算点法计算烟气层温度和厚度的概率分布，算例分析表明该方法具有计算精度高、计算量小的特点。