聚合物燃烧火焰辐射及其温度的估算

受限空间中，通风对于燃烧状况和火焰辐射特性有重要影响。本文根据火焰中炭颗粒的生成及其受通风的影响，提出了关于聚合物燃烧火焰辐射和平均辐射温度的估算方法。计算了几种典型聚合物的火焰辐射及其平均辐射温度，并讨论了通风、燃料组成、炭颗粒和燃烧尺度的影响，旨在加深认识通风条件对于火焰温度及其有关辐射特性的影响，为受限空间中燃烧过程的分析提供依据。     

龙柏树冠火对相邻建筑的辐射特性研究

我国城市绿化覆盖率快速增长,带来了植被与建筑混合区域的火灾隐患。以常见城市绿化树种龙柏为研究对象,开展了单树树冠火对其相邻建筑的热辐射规律实验研究,测量了不同间距情况下建筑物一层和二层窗户位置的辐射热流密度,并在圆柱火焰模型的基础上,将圆柱火焰分为下层的稳定火焰区和上层的间歇火焰区,提出了分层圆柱火焰模型。结果表明,分层圆柱火焰模型可以准确描述树冠火辐射热流密度最大值随高度和距离的增加而递减的变化趋势。单一圆柱火焰模型理论的结果表明竖直方向上热流密度随高度变化不大,未能准确描述辐射热流密度竖向变化规律;分层圆柱火焰模型计算的辐射热流密度比单一圆柱火焰模型更符合实验结果,能更好地预测安全距离。     

变压器油池火燃烧规律的实验研究*

为对变压器油池火灾进行准确有效的灭火，研究不同尺寸和不同厚度下变压器油的火灾动力学特征和基本燃烧特性，具体分析变压器油的燃烧过程和变压器油燃烧速率、火焰温度以及辐射热流随油池直径以及厚度的变化规律。结果表明:整个油品的燃烧过程分为预热燃烧阶段、稳定燃烧阶段和火焰熄灭阶段。对于厚度大于10 mm的油池燃烧，稳定阶段的燃烧速率与油层厚度无关，稳定阶段的燃烧速率随着油池直径的增加而增加。同时，变压器油火灾连续火焰区温度接近750 ℃。对于稳定燃烧阶段下的变压器油燃烧，基于辐射通量可得出在燃烧过程中，辐射热量占总燃烧热的占比约为1/3。研究结果可丰富变压器油燃烧的基础数据，为变压器火灾的灭火提供参考。     

火灾后内配H型钢的矩形钢管混凝土柱剩余承载力有限元分析

该文采用ABAQUS有限元软件建立了火灾后内配H型钢的矩形钢管混凝土柱模型,计算了常温下与火灾后该构件的轴向荷载-位移关系曲线,对火灾后的受力性能进行了分析;此外与相同含钢率的钢管混凝土柱构件火灾后剩余承载力进行了对比,发现内配型钢钢管混凝土柱剩余承载力较钢管混凝土柱得以增强,且构件延性优于钢管混凝土;同时对比了强、弱轴两种加载方式下该类构件火灾后剩余承载力,最后对影响火灾后该类构件剩余承载力的主要因素进行了参数分析,发现升温时间、截面周长和长细比对其影响较为显著。     

钢筋混凝土构件的最小隔火厚度

为了正确评估钢筋混凝土构件在实际火灾中的隔火作用,以一般室内火灾轰燃后的房间平均温度-时间曲线为升温曲线,以热传导理论为基础,以钢筋混凝土隔火构件的背火面的最高温度恰好达到220℃为判定准则,用数值计算方法给出钢筋混凝土隔火构件的最小厚度,并用最小二乘法导出其计算公式.火灾房间火灾荷载越大,开口因子越小,最小隔火厚度越大;反之越小.该文所给最小厚度可用于钢筋混凝土分隔构件的性能化耐火设计与评估:当火灾荷载密度较大,开口因子较小时加大构件的厚度以获得安全性,反之,减小厚度以获得经济性.     

火灾下匀质防火保护钢构件温度计算(II)：实际火灾环境计算

目前各国规范给出的计算火灾下有匀质防火保护的钢构件温度的公式都是基于标准火灾环境得到。标准火灾只包含升温段而实际火灾包括升温段和降温段。考察了将现有公式用于实际火灾环境计算的有效性。通过工况分析,考察了不同火灾、不同厚度、不同截面和不同防火涂料情形下的钢材温度。通过与有限元分析的结果比较,我国规范推荐的公式给出的钢材温度与有限元结果符合最好。研究同时表明欧洲规范中使用的避免升温早期负钢材温度增量的方法,即升温段当计算得到的钢材温度为负值时取增量为0,会引起最高钢材温度和降温段钢材温度的偏高,不适用于实际火灾环境计算。综合而言,我国规范最适用于实际火灾环境计算。     

基于三维图像分析的浮力扩散火焰几何与辐射特性研究

火焰几何特性和辐射特性是刻画火灾规模及其危害的重要参量。利用三维火焰重构技术,获取了丙烷浮力扩散火焰的火焰高度、表面积、体积和火焰面元视角系数的变化规律。结果表明,三维重构的火焰能够表征真实火焰形态的动态变化。平均火焰表面积和体积均可较好地拟合为热释放速率的幂函数,火焰表面积热释放速率随火焰热释放速率的增加趋于常数。平均火焰高度、表面积和体积与火焰外部平均辐射热流之间具有较好的幂函数关系,且拟合指数随着与火源距离的增大而减小。此外,将点源、圆柱辐射模型和火焰面元积分方法得到的辐射计算值与辐射测量值进行比较,发现火焰面元积分方法能够更好地预测火焰外围的瞬时和平均辐射热流分布。     

温升速率对某防火保护简支钢梁耐火时间的影响

在钢结构抗火研究中通常基于标准温升曲线分析钢构件的火灾响应特性,采用更接近实际火灾场景的BFD自然温升曲线,运用有限元分析软件ANSYS研究了不同火灾温升速率对某防火保护简支钢梁耐火时间的影响,并与经验公式法进行比较。结果表明:有限元分析结果与经验公式法的计算结果基本一致;不同温升速率会导致钢梁温度场变化的差异性,进而影响钢梁的耐火时间;在快速温升时,荷载大小对钢梁耐火时间的影响较大;当荷载较大时,钢梁耐火温度降低,快速温升下钢梁耐火时间较短。     

火灾后圆钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱 力学性能分析

利用ABAQUS软件建立了火灾后圆钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱的非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾后剩余承载力和轴压刚度进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行比对分析。分析了升温时间、截面直径、材料强度、骨料取代率、含钢率和配筋率等参数对火灾后剩余承载力和轴压刚度的影响规律。结果表明:升温时间和截面直径是影响火灾后试件剩余承载力和轴压刚度的主要因素;提出了该类试件火灾后剩余承载力和轴压刚度的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。     

狭长地下受限空间火灾分区形成的试验研究

通过狭长地下受限空间的火灾模拟试验,研究O#柴油在不同空间尺度形成的火灾分区现象.分析柴油燃烧时狭长地下受限空间火灾分区现象形成的判断依据、条件、时间,惰化区氧气耗量与空间容积的关系,惰化区氧气体积分数、烟气温度随时间的变化.结果表明.燃料量、空间尺度和燃烧表面积是影响狭长地下受限空间火灾分区形成的主要因素;分区现象形成的判断依据为惰化区氧气体积分数≤16%;分区现象形成的条件为火焰区容积热强度≥720 kW·m-3.这对地下受限空间火灾的防治和其性能化设计具有参考价值.     

池火灾热辐射下的最小安全距离

防火间距是石油化工企业平面设计中的一个重要参数 ,笔者旨在从流体力学角度研究池火灾发生情况下邻罐之间最小安全距离 ,从而给防火间距的制定提供依据。辐射是储罐区池火灾的主要传热方式 ,作者对池火灾形状以及介质辐射吸收性质进行了适当的简化 ,用CFD软件Fluent对丙烷液化烃储罐池火灾热辐射进行了数值模拟。模拟结果表明对于锰钢材料、内径为 1 2 4 1 0mm液化烃压力储罐 ,稳态池火灾情况下 ,相邻两储罐之间的最小安全距离为 1 5m。     

局部火灾条件下某钢结构屋架的抗火保护研究

本文针对局部火灾条件下钢结构屋架的防火保护问题,结合典型案例提出了一种基于性能计算分析的抗火保护设计评估分析方法.首先通过火灾场景分析及烟气运动模拟计算,得到钢结构屋架所处的热环境,再计算各构件在不同保护条件下的温升及应力分布,并判断构件及结构在不同的保护方式下是否失效,最后得到经济合理的保护区域和防火涂层厚度.该方法可以为类似的局部火灾条件下钢结构抗火保护提供参考.     

火灾环境下具有弹性支座钢构件的稳定性能

根据弹性稳定理论原理研究了具有弹性支座钢结构构件在火灾环境下的静力特性问题 ,导出了高温下钢构件的静力稳定临界荷载和长度计算式 ,并讨论了温度、杆件的侧向弹簧刚度、杆长、保护层厚度等因素对杆件静力稳定临界荷载和长度的影响 ,分析表明 ,杆件的侧向弹簧刚度、杆长、保护层厚度对杆件的稳定承载力影响较大 ,并探讨了在实际工程中如何减小结构失稳的问题。     

三面受火钢构件的温度数值计算

国内外铜结构抗火规范在钢构件的温升计算中,都忽略了构件与之相接触的混凝土板之间的热传递,虽然这样计算较为简单,但可能过高地估计了钢构件的温度.本文以三面受火工字型铜构件为研究对象,考虑构件实际换热条件的影响,建立了钢构件的热平衡方程,用数值计算方法分析钢构件的温度变化.计算结果表明本文计算温度与试验实测结果更为接近.     

大型仓库防火分区问题性能化设计研究

本文运用性能化设计方法对某大型仓库防火分区问题进行分析说明,其结果勿需对空间进行实体分隔,从而实现动态分区。为了实现了动态分区,通过采用合理的消防对策和减少火灾时热释放速率的方法,防止火灾扩散和蔓延。本文运用ISO9705实验装置研究了该仓库内主要可燃物(轮胎)在不同堆放方式下的热释放速率,通过确定可燃物堆放方式来减少该仓库的热释放速率,由于研究结果表明了可燃物水平堆放比垂直堆放的热释放速率小得多,从而可燃物应水平堆放;同时本文也对采用标准喷头和快速响应早期抑制喷头的自动喷水灭火系统分别进行了科学计算,比较二者的结果所得：标准喷头不能实现对着火源的控制,而快速响应早期抑制喷头可以对着火源的控制,该仓库的自动喷水灭火系统采用快速响应早期抑制喷头可以将火势控制在一定的范围内,火源上方(z=6．8m)温度分布也表明该仓库不需要进行钢结构保护。     

Fire tests on defective tank-car thermal protection systems

Many railway tank-cars carrying hazardous materials are thermally protected from fire impingement by thermal insulation and a steel jacket applied to the outside of the tank-car shell. Over time, it is possible that the thermal insulation will sag, rip, degrade, or be crushed under the steel jacket. A thermographic technique to determine whether or not a tank has insulation deficiencies has been developed, but it is necessary to determine which thermal deficiencies do not affect a tank’s survivability in a fire and which thermal deficiencies must be repaired. In order to develop a guideline in assessing thermal defects, a thermal model and experimental data would be beneficial.A series of fire tests were performed on a quarter-section tank-car mock-up to assist in developing a guideline and to provide validation data for a thermal model. Twelve fire tests, with constant, credible, simulated pool fire conditions, were performed on the tank-car mock-up with various insulation deficiencies. An infrared thermal imaging camera was used to measure the tank wall temperature. The thermal images were useful in determining the temperature profiles across the defects at different times and the transient temperature behaviour at different locations.It was seen that the properly installed thermal protection system significantly reduced the heat transfer from the fire to the tank wall. It was also seen that the steel jacket alone (i.e. 100% defect) acted as a radiation shield and provided a significant level of protection. With small defects, it was observed that the surrounding protected material provided a cooling effect by thermal conduction. A square defect greater than about 40 cm on each side should be considered significant, because unlike smaller defects, there is little benefit from the surrounding material as far as the peak defect temperature is concerned.     

不同升温条件TN梁火灾行为的有限元分析

采用有限元法对H型简支钢梁在火灾下的热、结构响应进行模拟，得到了瞬态温度场分布，挠度、轴向变形随温度变化的曲线，构件的耐火时间和耐火温度以及屈曲破坏形态，并与试验结果进行了比较；分析了不同升温条件下钢梁的温度场分布和变形规律；研究了升温速率对钢梁火灾性能的影响。结果表明：火灾升温速率不同时，梁截面呈现出不同的非线性温度梯度；升温速率小，截面温度梯度小，耐火时间长，梁变形主要为热膨胀；升温速率大，环境温度高，截面温差大，耐火温度高，屈曲破坏时能承受的挠度也大，但耐火时间短，梁变形为热膨胀和热弯曲的组合。     

热敏性能对洒水喷头控火效能影响的试验研究

为研究热敏性能对洒水喷头的动作性能、控火效能以及对建筑空间的保护性能的影响,在安装高度分别为3 m和8 m的情况下,采用快速响应喷头和特殊响应喷头进行4次足尺实体火试验。喷头公称动作温度均为68℃,响应时间指数(RTI)分别为35(m.s)1/2和65(m.s)1/2。试验结果表明,各种试验条件下,洒水喷头均能及时动作,且喷头动作后均能提供足够的消防保护,并有效将火势控制在限定区域内。采用快速响应喷头较特殊响应喷头约提前20%动作,且火场环境最高温度、顶板结构最高温度、热释放速率和货物烧损率均较特殊响应喷头低。安装高度越高,热敏性能对洒水喷头控火效能的影响越明显。     

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。