快速密闭时火区热物理参数变化规律的研究

在全尺寸巷道火灾试验中,利用48路全自动数据采集系统,研究了快速密闭条件下火区的燃烧状况及温度和压力变化规律.试验发现,作用在风门上的抽吸力很大,很快降到很小;而燃烧区的温度迅速上升,烟及挥发分的产物迅速增加,氧的相对含量下降,之后燃烧减弱,温度迅速下降;燃烧区高温烟气沿着顶板逆向迁移至密闭墙,使附近的温度迅速上升至293 ℃;快速密闭设施必须要有一定的刚性和耐火特性;对贫氧燃烧,有利于火区的惰化,而对富氧高挥发分燃料火灾,有爆炸的危险;适当减少供风量,截断供风后应及时采取惰化措施.     

矿井竖巷内火灾燃烧模拟实验研究

简要介绍了矿井竖直巷道内火灾燃烧模拟实验系统和所进行的多次火灾模拟实验情况及其结果,研究分析了火灾时期井下几种常见的固体可燃材料（坑木、风筒布、运输胶带,电缆和煤炭等）的火源燃烧过程和特点,以及沿竖直巷道轴向上火灾烟流的温度参数在火源不同燃烧阶段的变化规律。     

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律，运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统，开展下行通风火灾的管道相似模拟试验，得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律，对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明，火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快，巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度，火风压作用增强，通风系统稳定性降低，更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中，存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关，通风能力越强，巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。     

巷道木材火灾试验与数值模拟对比研究

通过应用煤炭科学研究总院重庆研究院某水平巷道全尺寸木材火灾实验和流体力学软件FULENT的数值模拟方法,研究风速为0.7m/s和1.1m/s时8,00kg木材燃烧以及风速为0.7m/s时,400kg木材燃烧火源下风侧各热物理参数变化规律。结果表明:3次燃烧试验和模拟均为富氧燃烧类型,验证了A.罗伯特燃烧判定准则的正确性。同时试验和模拟火源下风侧CO,CH4和H2危害性气体浓度和出口风门处温度,对比结果证明,巷道富氧类燃烧难以产生次生灾害。研究也表明,环境因素或巷道物理结构变化能改变巷道火灾燃烧类型。     

基于AT89C51的烟道火灾探测系统设计研究

针对频繁发生的饮食业烟道火灾事故,在烟道火灾发火机理及烟道沉积物燃烧特性试验研究的基础上,提出了适合于烟道环境的火灾探测系统设计方案.该系统设计方案采用单片机AT89C51为核心控制芯片,选用热电偶温度传感器为信息采集单元,以集冷端补偿电路、信号放大电路和模数转换电路为一体的具有测温精度高、可靠性高及稳定性好等优点的MAX6675芯片为信号处理模块,以及报警和液晶显示模块.烟道火灾发生时,温度传感器采集信号后经信号处理芯片送控制系统,通过液晶显示并与系统设定报警阈值对比,判断是否发出报警信号.     

海拔高度对矿井无轨运输车辆火灾影响模拟研究*

为研究高海拔地区火灾巷道内可燃物燃烧特性、烟气运移及相关烟气参数的变化规律。应用FDS火灾模拟软件建立实际尺寸的巷道无轨运输车辆火灾模型,分别研究海拔高度为0,1 700,3 000,4 000,5 000 m时无轨运输设备的动态燃烧过程;分析不同海拔高度下可燃物的燃烧特性、烟气运移情况及相关烟气参数（CO浓度、温度）的变化规律。结果表明:火灾巷道内烟气逆退距离随海拔的升高而减小;烟气的温度峰值与CO浓度均随海拔的升高而降低,且与海拔高度大致呈线性函数关系;海拔每升高1 000 m,烟流温度峰值降低3%,CO浓度降低0.98%;CO浓度在垂向上分布呈现出明显的分层现象,具有“上高下低”的分布规律;可燃物的最大热释放速率随着海拔的升高呈现出降低的趋势;高海拔地区的火势发展过程往往较低海拔地区的更缓慢,并增加燃料的燃烧时间。研究结果可为后续高海拔地区的矿井火灾研究提供参考。     

全尺寸巷/隧道火灾风烟流温度预测模型与验证*

为探究巷/隧道火灾热动力灾害的演化规律,基于能量守恒定律和热量转换关系,建立巷/隧道火灾风烟流温度演化的预测模型;考虑巷道分叉和汇合对烟气蔓延和温度的影响,构建分叉和汇合巷道内烟流温度随时间变化的演化模型。通过开展全尺寸巷道火灾实验以及与国内典型隧道火灾试验数据对比,对理论模型进行验证。研究结果表明:理论模型所呈现的烟气温度随时间的变化关系,能较好地反映火灾发展的3个阶段,烟气温度的变化趋势符合火灾火源燃烧特性曲线;理论模型能够准确地预测顶棚最大烟气温升以及温度纵向衰减现象,烟气最高温度预测值与实验结果的误差率在15%以内。研究结果可为巷／隧道火灾时期的烟气控制和救援提供理论参考。     

巷道火灾燃烧模型及折算反应速率常数的探讨

根据燃烧学基本理论,提出了以火灾烟流中氧气浓度为变量的巷道火灾燃烧数学模型。在断面积5.4m~2的实验巷道内进行火灾实验,研究模型中唯一的参数——燃烧折算反应速率常数的变化。     

3m直径煤油池火灾火焰特性的数值研究

为了预测油池火灾的火焰特性,采用CFD模拟技术开展静风状态下3 m直径煤油液池的火灾场景模拟,探讨火焰温度、火焰羽流速度、辐射热通量、燃烧产物质量分数等油池火焰特性参数随高度的变化关系;并结合火焰形态分布,提出一种4区域模型,即将湍流扩散火焰划分为油气混合燃烧区、燃烧火焰区、烟尘区和热烟气区来分析燃烧气流在不同高度的实际物理化学特性。此外,通过经验公式和CFD模拟2种方法分别计算出3 m直径煤油池火灾的火焰高度、火焰表面的辐射通量及热辐射破坏半径,并对计算结果进行比较分析,结果表明:2种方法可互相补充完善,有助于池火灾的热辐射危害性评估。     

巷道火灾密闭过程中烟气温度及流动特性研究*

为研究巷道火灾密闭过程中烟气的温度变化规律及流动特性,通过缩尺寸实验台和FDS数值模拟软件对12.65,18.97,25.30 kW不同火源功率及25%,50%,75%,100%不同密闭比例条件下的巷道火灾进行模拟实验。结果表明:密闭比例的增加会使火焰倾角减小,当巷道完全密闭后,火焰形状近似垂直,顶板热辐射和温度增加;巷道在50%和75%密闭比例之间存在1个突变值,当超过此突变值后,顶板温度会急剧升高,同时燃烧会更快进入衰减阶段,且火源功率越大衰减越早;密闭比例的增加会导致烟气逆流长度上升,增加纵向通风速度可有效地抑制烟气逆流现象,当实际巷道火源功率为4 MW时,纵向通风风速设定为3.8 m/s能使烟气逆流得到较好的控制。     

细水雾灭火系统扑救铁路隧道救援站内客车火灾的全尺寸试验研究

研究了细水雾灭火系统对铁路隧道救援站火灾的扑救性能。试验在铁路隧道救援站全尺寸模拟隧道平台上开展,研究了隧道内不同纵向通风条件下,细水雾灭火系统作用前后隧道内的温度场、燃烧成分、火源热辐射参量的分布及变化。结果表明,细水雾灭火系统可有效抑制模拟隧道内火灾,验证了细水雾灭火系统在铁路隧道救援站内的可行性和有效性。     

分布式光纤测温系统在公路隧道火灾探测中 响应特性研究

随着交通运输的快速发展,公路隧道火灾监测与报警越来越重要。目前分布式光纤测温系统已被广泛应用到隧道火灾的监测中,外界风速和隧道断面对火灾监测有一定的影响。该文通过FDS数值模拟和全尺寸实验模拟不同高度的公路隧道发生火灾时,分布式光纤测温系统的报警响应情况。结果表明：在外界风力作用下,传感器的报警位置发生显著偏移;随着隧道高度的增加,分布式光纤感温火灾探测系统报警响应时间延长,可能会不报警。     

地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(1)-实验设计

全尺寸火灾实验是对地铁系统的火灾安全性最有效的检测手段。为了研究地铁车站和隧道火灾烟气扩散和控制规律,及检测地铁防灾系统联动的有效性,在地铁内开展了全尺寸火灾实验研究。本文首先对全尺寸的实验设计进行了报道,设计提出了一套切实可行的实验系统和方案,包括火源系统、测量系统及实验测试的指标参数和实验步骤。并已利用该系统在国内多个城市地铁开展了全尺寸火灾实验。在后续文章中将集中报道在不同城市地铁内不同排烟模式情况下的实验结果。     

隧道火灾拱顶附近烟气最高温度的研究

为了研究顶部开口的城市隧道在采用自然通风模式下的火灾特性,在已建成的隧道中设计并实施了全尺寸火灾试验,得到了隧道火灾自然通风模式下的拱顶附近烟气最高温度纵向变化数据。通过实验数据与理论预测结果对比的方法验证了H.Kurioka等人建立的隧道火羽流模型及其计算公式的可靠性,为市政公路隧道建设提供了科学依据,为隧道火灾的研究及其消防工作提供理论指导和有益借鉴。     

基于主成分分析的公路隧道消防安全系统评价研究

基于系统安全分析方法并结合数理统计理论,建立了隧道消防安全系统原理图及评估指标体系,运用多元统计理论中的主成分分析法,构造了一种基于统计基础上的综合评估函数,对近年来的典型火灾隧道的防火安全系统进行了合理评估,针对评估结果构造了分级标准,提出了公路隧道消防安全等级评估的新思路.以雪峰山隧道的实例计算表明,该评估模型具有简便性、可操作性和准确性,能全面地反映隧道消防安全系统状况,以便及时发现隐患,减少火灾的潜在危险.     

铁路特长隧道火灾应急救援问题研究

以长27.53km的向莆铁路戴云山隧道为研究对象,提出特长隧道的火灾防灾救援总原则,并从其结构、设计、安全管理等方面论述,重点针对火灾防灾救援隧道"定点"设置问题,从设置定点的必要性、定点位置、长度、定点的引导通道、引导通道与主洞的联络横通道、定点处的渡线设置等几方面进行研究,确定了戴云山特长隧道定点设置方案以及定点内的固定消防设施、通风排烟、紧急警报、诱导避难等设备设置,对促进完善我国铁路特长隧道的火灾防灾救援和安全疏散规划管理等具有重要的实践意义。     

不同火源功率及火源—出口距离对隧道火灾临界风速的影响研究

由于隧道特殊的建筑结构,其发生火灾时的危害性,相比于其他类型的火灾要严重的多。在隧道的消防设计中,运用纵向风排烟是隧道火灾一项重要的消防措施,如何利用纵向风的特性来有效地引导隧道火灾烟气的运动需要进行系统的研究。运用FDS数值模拟的方法进行研究。结果显示,临界风速随着火源功率的增大而增大;并且随着火源与隧道出口距离的增大呈现出线性增长的趋势。对于6.0cm和9.0cm的火灾,临界风速与火源-出口距离关系式分别为 y=0.4+0.14x, y=0.5+0.11x。因此在消防实际应用中,应当充分考虑不同火源功率和火源在隧道中的相对位置对火灾烟气运动的影响,调节不同的排烟风速进行有效、合理的隧道排烟。     

A numerical study on the feasibility and efficiency of point smoke extraction strategies in large cross-section shield tunnel fires using CFD modeling

The strategy of smoke control is of high importance for the design process of tunnels, especially for long and large cross-section tunnels. The South Hongmei Rd. Tunnel (SHT) located in Shanghai, China, is a 3.39 km long shield TBM (tunnel boring machine) tunnel with an external diameter of 14.5 m. The point smoke extraction system was proposed initially as the main ventilation strategy during a tunnel fire. To investigate the fire characteristics in the tunnel and develop appropriate smoke control strategies, a series of numerical 3D Computation Fluid Dynamics (CFD) simulations were conducted. Three fire scenarios, namely 5 MW, 20 MW and 50 MW, were modeled to evaluate the point extraction system. The gas temperatures, the stratification of the smoke, air temperature, minimum visibility etc., during the smoke spreading of a fire were analyzed. Based on the results of the simulation, the smoke extraction strategies according to fire scale and fire location were proposed for fire extinguishing. It was found that the three-point extraction opening strategy can control the smoke better than two-point extraction opening strategy under various fire scales, especially under serious fire scenario. From the results, damper openings ranged at closer intervals were found more efficient in two-point extraction system. Besides, placing the damper openings in the longitudinal direction can improve the efficiency of smoke extraction. It also results in reduction of the quantity of prefabricated members of duct slab and the process of assembly will be simplified during the construction.     

隧道火灾的全尺寸试验研究

在3条公路隧道上进行了10次全尺寸试验，研究不通火灾条件和风速下烟气的运动情况。主要测量了各隧道1000m范围内的拱顶下方烟气温度、烟气层高度分布以及烟气前锋的运动情况等，并分析了纵向风速对火灾羽流形态、烟气前锋运动速度、隧道内线型缆式感温探测系统响应等的影响。此处所列的所有全尺寸试验数据可以进行进一步的分析，以便研究各种已知火灾模型在计算长隧道火灾时所得的结果是否有效。