干挂石材幕墙火蔓延数值模拟研究

采用数值模拟技术研究了干挂石材幕墙发生燃烧情况下的火蔓延及羽流特点。通过外部高温辐射源点燃了具有4 cm厚PMMA保温层但保温材料和外层钢板间存在2 cm缝隙下的干挂石材幕墙,对模拟结果的温度场、速度场和热释放速率的分析表明其火蔓延速度较泡沫壁面低,但碳化区形状规则,蔓延路径清晰;虽然热释放速率低,但相对而言火焰高度较高,火焰宽度较小,而且其火羽流呈现点火源的特点。     

基于连通法的甲烷简化机理构筑研究

采用连通法，针对甲烷复杂反应机理，成功地进行了不同水平的机理简化研究。通过建立组分依赖关系的正规化Jacobian矩阵，精确地查明了燃烧组分之间的耦合关系，分别构造出仅包含重要化学路径的两个动力学简化模型，获得的简化机理分别包含227和138个反应，分别涉及39和26种组分。通过对层流预混火焰结构的模拟，所得简化机理和原详细反应动力学机理关于火焰结构的计算吻合很好，计算结果显示，两个简化机理具有较高的模拟精度。     

基于浓度敏感性分析的甲烷机理简化

随着数值模拟技术的发展，化学反应机理开始应用于燃烧过程的重构和深入分析。详细机理是通过大量的实验研究得到的，其包含了大量的化学反应动力学信息，可以较为完备的描述化学反应过程，但是由于详细机理过于庞大一般不能直接运用到数值模拟中去，很有必要在研究特定问题时对详细机理进行一定的简化。介绍了PCAS机理简化方法，并运用该方法对甲烷燃烧的详细机理进行了简化研究，通过简化得到的101步简化机理与详细机理吻合较好。     

泡沫材料在狭缝空间垂直火蔓延的数值模拟

保温材料的火蔓延特性对建筑防火有重要意义,而其在狭缝等特殊空间结构中的燃烧特性还缺乏深入研究.本文采用CFD模拟技术和并行计算手段对狭缝空间中泡沫材料的竖直火蔓延特性进行了分析研究.计算发现在狭缝宽度为5 -6 cm时,由于侧向补风增强,导致狭缝内存在规则的大尺度涡旋结构.涡旋将火焰向两侧拉扯,而且涡旋强度可以增强狭缝内火蔓延速度.相对开放空间的情况,在狭缝空间中泡沫材料的火焰高度随线热释放速率强度的增加较慢,并且存在最小热释放速率强度.当热释放速率强度小于一定值时,火焰将会熄灭.