CFAST在大空间火灾模拟中的应用研究

为了实现区域模拟软件CFAST在大空间火灾模拟中的应用,深入研究多区域模拟的模拟效果,引入了均匀划分和局部加密的两种多区域模拟方法.采用与实验研究相结合的方法,与测量结果对比,发现采用均匀区域划分方法时,在满足CFAST允许的区域总数要求和每个区域符合CFAST推荐的区域尺寸比例的条件下,采用的区域越多,模拟结果越精确;同时,采用在火源附近区域分布密集的局部加密划分方法,模拟效果优于均匀划分方法,烟气层最高温度相对实验测量结果的误差仅为4.3％,更接近实际.     

火源空间位置影响下环形走廊安全区域划分研究

为研究火源空间位置对高层建筑环形走廊安全区域划分的影响，采用PyroSim软件模拟不同火源空间位置下烟气温度、烟气浓度及烟气能见度的变化情况对环形走廊进行安全区域划分的影响。结果表明，火源距离地面竖直高度一定时，由于走廊拐角的卷吸作用，走廊截面交界处的烟气温度和CO体积分数远高于无截面交界处，能见度则远低于无截面交界处，且落入重度危险区域。火源竖直高度越高，走廊拐角处同一位置烟气温度越高，当火源竖直高度上升到90 m时，走廊烟气温度最大增加到270℃。拐角和环形走廊中间部位烟气温度和CO体积分数明显高于其他部位，若无任何排烟措施，对人员逃生非常不利。当火源距离走廊窗口的水平距离一定时，火源距离地面的竖直高度越高，室外风速对走廊安全区域的划分影响越大。安全区域、轻度危险和中度危险区域面积随着火源位置高度的增加而增加，重度危险区域则逐渐减少，且火源位置高度越高，变化趋势越显著。     

横向电缆火灾试验与区域模型数值模拟

基于自然通风条件下受限空间内的横向1、2、3和4层电缆燃烧试验,验证双区域模型模拟横向电缆火灾动力学过程的可靠性。首先,根据横向电缆火灾试验中测量的室内温度场的变化,证明横向电缆火灾过程基本符合双区域模型假设。然后,比较区域模型预测值与试验测量值,得到了区域模型预测的误差范围为0.004~0.169。研究表明,双区域模型能够可靠地模拟室内横向多层电缆火灾过程。此外,基于间隔0.15 m的4层电缆的燃烧,研究了区域模型火源设置(即设置1个火源和设置4个火源)对模拟结果的影响,结果表明,设置为1个火源得到的最大误差达31.1%,而设置为4个火源的模拟结果相对更加可靠,其误差不超过6%。因此,对横向多层电缆火灾过程的区域模型预测,建议将每层电缆设置为单个火源。     

区域模拟与巷道火灾一维烟流流动模拟耦合方法初探

针对目前网络模拟中对巷道火灾火源区域描述过于简单的问题 ,笔者提出了区域模拟与网络模拟相结合的方法 ,在理论上分析了二者耦合的可行性 ,并重点对火源部分的温度模拟结合进行了分析 ,从而为提高巷道火灾网络模拟的准确性和进一步完善巷道火灾计算机模拟提出了一种新思路。     

基于ArcView缓冲区分析的沾益县火源密度估算研究

火源密度为火险等级预报和评估提供数据支持.将沾益县纸质地形图进行扫描、配准,利用R2V实现地形图屏幕矢量化,采用ArcView软件对研究区域的交通网、居民点分层数字化.以地形图数字化后的交通网、居民点图层为基础数据进行缓冲区分析,根据交通网和居民点不同距离设置不同火险指数值,以建立交通网和居民点基于火源密度的火险指数数据,通过叠加分析生成基于火源密度的火险指标图,并对该数据进行重分类,得到按等级划分的火源密度分布示意图.该方法数据容易采集、操作简便,可以实时完成火源密度估算和火险等级划分.     

建筑火灾顶棚射流的数值模拟及火焰扩展长度处理方法

探讨了建筑火灾数值模拟中常用的火焰区域获取方法及其优缺点。通过火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator, FDS)对建筑火灾中的顶棚射流现象进行了模拟计算，其中考虑了不同火源热释放速率与不同火源距顶棚高度等条件的影响。分别采用连续图像法和温度阈值法获取了数值模拟中顶棚射流火焰扩展长度的数据，并与文献中基于试验建立的火焰扩展长度预测模进行了对比。结果表明：通过温度阈值法获取的火焰扩展长度数据受阈值取值的影响较大。通过连续图像法获取的火焰扩展长度数据可以较好地反映出火焰扩展在不同火源热释放速率及不同火源距顶棚高度等条件下的动态变化情况，与前人建立的火焰扩展长度预测模型之间的吻合较好，表明通过连续图像法获取的火焰扩展长度数据较为准确。建筑火灾数值模拟中的火焰扩展长度可通过基于单位体积热释放速率的连续火焰图像获取。研究结论可为建筑火灾数值模拟中火焰燃烧区域的确定提供参考。     

网格划分及开口处计算区域延展对FDS模拟结果的影响

结合具体算例,引入相关性分析方法对FDS应用中出现的网格独立性问题进行了量化研究,就火源区、羽流区和烟气层区对网格密度敏感性的差别进行了讨论,并且分析了开口处计算区域设置对计算结果的影响.随着网格密度的增大.不同计算结果之间的相关性值不断增大至0.99以上,且火源区的相关性值受网格密度影响最大,浮力羽流区次之,烟气层区最小.不延展计算区域和延展计算区域情况下的计算结果的相关性值较低,而不同计算区域延展范围下的计算结果之间的相关性均较高.结果表明,相关性值可以用来衡量计算结果的网格独立性.火源区、浮力羽流区、烟气层区对于网格密度的敏感程度依次递减,加密火源区在控制计算时间的同时可以有效提高计算精度.计算区域设置对于建筑开口处的烟气溢流和补气情况将产生重要影响.进而将影响到建筑内部的热流场,将开口处的计算区域适当向外延展,是保证计算结果精确度的有效手段.     

火灾中既有地铁车站混凝土结构温度分布的变化

为了研究既有地铁车站发生火灾时,其混凝土主体结构中温度的变化情况,以某地铁站主体结构为对象,使用FLAC3D对该地铁站进行了模拟,构建了火源产生的除混凝土结构外的热对流和热辐射叠加温度场.根据温度不同材料性质不同的现象,在模拟过程中随温度升高实时调整材料参数,使模拟结果更加准确.模拟了从4℃到1000℃期间的3个设定位置火源使结构温度场的变化.结果表明:在定量角度,车站各部分温度变化与火源温度变化存在一定的数值关系;定性得到,结构越连续,空间刚度越大,热能在车站混凝土结构中传播越快,温度分布越均匀.对该地铁站提出了一些应重点防护的位置.     

综合管廊电缆舱断面高宽比对火灾和排烟的影响

应用火灾模拟软件PyroSim,对综合管廊电缆舱火灾进行数值模拟,讨论不同断面高宽比对火灾烟气流动、温度和排烟效果的影响。分析得到:舱内温度主要以烟气为载体,火源上部区域温度最高,越往两边温度越低;断面形状影响燃烧速率,高宽比越小燃烧速度越快,顶棚温度越低;距火源较近区域,随着高宽比的减小,温度衰减速率也减小,距火源较远区域,高宽比对温度衰减速率几乎没影响。排烟过程中,下部区域排烟效率高于上部区域且距离送风口越近排烟效果越好。高宽比对于排烟效率影响较大,高宽比越小,其整体排烟效率越高。     

煤气化装置泄漏爆炸事故伤害作用区域研究

利用FARO-Phonton三维激光扫描设备结合Microstation软件对某煤气化装置进行精确建模,根据厂区的实际情况设定可能的爆炸事故场景,运用计算流体力学软件FLACS研究不同爆炸事故对周边环境的作用过程及伤害区域,并与传统蒸气云爆炸伤害作用区域计算方法进行了比较分析.对比研究结果显示,基于FLACS的技术方法能综合考虑复杂装置设备对爆炸后果的影响,预测爆炸后空间各个部位超压的变化趋势及规律,能够弥补传统经验公式法的不足,更加适用于煤气化装置爆炸事故状态下应急救援区域的划分与确定.