隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延影响机制研究

为探索隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延的影响机制，采用FDS数值模拟，研究横通道与隧道不同交叉角情况下火灾烟气温度、浓度、烟气层高度等的变化规律，建立开启火源下风向横通道时隧道内烟气最高温度修正公式，提出烟气纵向蔓延恢复长度的概念，并探讨其影响规律。 结果表明:隧道和横通道交叉角越小，隧道内同一位置烟气层高度越高，当交叉角由90°降低到30°时，烟气层高度最大增加32%；烟气纵向蔓延恢复长度与交叉角及通风速率呈正相关，而与火源功率几乎无关。研究结果对隧道通风排烟系统设计及相关标准的制定具有参考意义。     

环境风-烟囱效应对高层建筑竖向通道火灾烟气行为耦合影响

为探究高层建筑竖向通道火灾烟气在环境风与烟囱效应耦合下的输运行为，以赣州市某高层建筑的竖向通道为研究对象，采用Pyrosim建立4种火灾场景的物理仿真模型，并运用火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator, FDS)模拟分析环境风与烟囱效应耦合作用下竖向通道火灾烟气蔓延行为。结果显示：在环境风或烟囱效应单因素作用下，竖向通道中的烟气蔓延速度与CO体积分数均上升；环境风速越大，对竖向通道内火灾烟气温升的抑制效果越强。在环境风与烟囱效应双因素耦合作用下，竖向通道中火灾烟气的相关行为特征更加显著，烟气到达竖向通道顶部时长最大缩减了44.5 s,同高度CO体积分数最大涨幅达到0.13百分点，竖向通道内温升则出现明显削弱现象。研究结果可为高层建筑竖向通道防火及排烟设计提供理论依据。     

不同隧道坡度与车厢火灾位置情况下烟气蔓延特性研究*

为研究含坡度隧道不同火源位置情况下车厢火灾烟气蔓延特性,采用CFD数值模拟方法,建立全尺寸地铁隧道与列车数值模型,研究车厢不同火源位置情况下火灾烟气纵向温度分布规律,探讨倾斜隧道车厢火源位置对烟气蔓延的影响。研究结果表明:当火灾烟气蔓延处于纵向通风惯性力与热浮力竞争作用控制阶段时,火源位于车厢上游方向时火灾烟气向车厢方向蔓延距离小于火源位于车厢下游方向情况,且随坡度增大,火源位于车厢上游方向烟气逆流长度不断减小,位于下游方向烟气逆流长度不断增大;当纵向通风风速达到2 m/s时,火源位于车厢上下游方向2种情况下,列车车厢方向均无烟气蔓延（逆流长度为0）,此时火灾烟气蔓延将主要由纵向通风控制,隧道坡度无显著影响。     

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。     

纵向排烟与集中排烟下烟气控制效果的对比研究

以某特长公路隧道为研究背景,采用缩尺寸试验测试、数值模拟的方法分别对纵向排烟和集中排烟模式下隧道内火灾烟气的蔓延特性进行了研究,并对比分析了两种排烟系统在火灾工况下对烟气的控制效果。结果表明,纵向排烟模式将火灾烟气控制在火源下游并从隧道出口排出,高温烟气蔓延范围较长;集中排烟模式通过排烟阀将烟气抽离行车道,有效地控制了烟气蔓延和沉降,高温烟气维持在行车道的上部空间,主要通过竖井排出隧道。采用纵向排烟模式的坡度隧道烟气控制受烟囱效应影响较大,而在设置排烟道的坡度隧道中,将排烟阀开启进行自然排烟就能有效地减弱烟囱效应。因此,采用集中排烟模式的防灾安全性能要优于采用纵向排烟模式。     

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。     

水喷淋作用下建筑通道烟气蔓延特性模拟研究

采用数值模拟研究在单喷淋作用下建筑通道内烟气的蔓延特性,并对不同喷淋压力条件下烟气质量流量、温度及CO体积分数随时间的变化进行对比,对引起喷淋作用下烟气蔓延速度及烟气成分浓度变化的主要原因进行了分析。结果表明,增加喷淋压力对烟气的降温作用增强,降低了烟气在通道内的蔓延速度;同时,喷淋引起的烟气拥塞增加了流出喷淋覆盖区的烟气的CO体积分数,使得烟气毒性加大。     

隧道火灾烟气温度及蔓延速度衰减特性

在隧道火灾烟气内部温度竖向分层的条件下,利用理论分析和数值模拟研究隧道横截面烟气平均温度沿隧道纵向的衰减特性,并量化其对烟气瞬态蔓延速度的影响。在同一隧道截面上,某点处烟气温度随着该点与隧道顶棚之间距离的增大而近似呈线性降低。理论分析表明：将上述温度分层特性考虑在内之后,烟气通过侧壁的热损失比传统算法减小一半。烟气温度与蔓延速度沿隧道纵向的衰减率主要受烟气流量及壁面换热系数的影响;在确定烟气流量时不仅需要量化羽流产烟量,火源附近密度跃变卷吸空气量约为羽流产烟量的10%;烟气与壁面的换热系数不是常数,而与烟气蔓延速度成正比。基于以上分析建立不同截面处烟气平均温度的理论模型,并根据蔓延速度与浮力通量的内在关系,提出烟气蔓延速度预测模型;二者均随着烟气蔓延长度的增大而呈指数衰减。最后利用FDS研究不同火源功率条件下烟气温度和蔓延速度在隧道纵向的衰减率,理论模型与数值模拟的结果比较一致。     

盾构铁路隧道坡度对火灾烟气蔓延的影响研究*

为研究坡度隧道内列车阻滞后的火灾烟气蔓延行为，利用火灾动力学模拟软件（FDS）建立盾构铁路隧道火灾模型和CRH6高速列车阻滞模型，隧道坡度分别为0%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%，通过分析隧道内烟气、温度、能见度等特征参数的变化规律，研究坡度隧道内高温烟气的受力情况，探讨坡度变化对火灾烟气蔓延的作用机理。结果表明，坡度隧道内发生火灾，随着烟气的蔓延，隧道内形成沿坡度方向的烟囱效应力，使得烟气在火源两侧呈不对称分布。火源下游区域的高温烟气在火风压和烟囱效应的协同作用下蔓延速度比上游更快，下游烟气层分界中性面与隧道轴线平行，上游烟气层分界中性面呈现水平状态。有坡度的铁路隧道内发生火灾，建议向火源下游方向施加纵向机械通风，人员向火源的上游方向疏散逃生更安全。     

古建筑木板壁结构对室内火蔓延过程影响研究

为提出切实可行的古建筑火灾防治措施,木结构古建筑特有结构木板壁对火灾蔓延的影响规律值得重点关注。以上海静安寺大雄宝殿为例,利用火灾动力学模拟器(FDS)软件开展火灾数值模拟,研究不同结构木板壁对古建筑室内火灾蔓延过程的影响。结果表明:木板壁作为火焰纵向蔓延的主要通道,其上部开口增大,火焰纵向蔓延时间增加,轰燃推迟;木板壁上部开口可加速火灾烟气的水平蔓延速度,不同开口尺寸对大殿后方烟气层沉降速度影响不大;无开口结构时烟气层高度下降至4 m,用时增加20 s。