高校图书馆火灾数值模拟与分析

运用火灾场模拟软件FDS对某高校图书馆的火灾场景进行全尺寸数值模拟,研究两种极端情况下图书馆发生火灾时火场内的烟气蔓延、温度分布及能见度的变化情况。模拟结果表明:图书馆发生火灾时影响人员逃生的主要因素为火场能见度,且冬天发生火灾比夏天危险性更大,当图书馆冬天发生火灾时烟气将更容易积聚于火源附近水平扩散速度较其他情况稍慢,由于烟气和其他有害物大量聚集对着火层及通过着火层逃生的人员将造成极大的伤害。在研究结果的基础上提出改进建议,为图书馆以后的管理及制定合理的消防火灾应急预案提供理论依据。     

老年公寓火灾场景人群疏散模拟

为优化我国老年公寓消防安全设计,减少火灾发生时的人员伤亡,建立火灾和疏散建筑信息模型(BIM),在火灾场景下进行疏散模拟,分析老年公寓建筑布局对火灾蔓延的影响,以及温度、能见度、CO体积分数和烟气层高度对老年群体疏散行为的影响。结果表明:在火灾发展过程中,层高为3. 3 m的着火楼层,在0. 5～1. 5 m高度内温差较大;着火房间内,烟气层会稳定在约1. 4 m高度处;走廊形式对火灾温度传播影响较大;烟气、高温等因素对着火楼层及以上楼层老年群体疏散不利,这些楼层的老年群体无法全部安全疏散;提高楼层垂直方向上的疏散效率可减少伤亡人数。老年公寓建筑布局方面,增加安全出口数量、设置坡道式疏散楼梯等方式,可提高疏散效率。     

高架仓库火灾烟气运动和控制数值模拟研究

根据哈尔滨某纺织品仓库的实际尺寸建立几何模型,应用大涡模拟(LES)方法对机械排烟模式下仓库火灾的热释放速率、温度流场、能见度变化情况进行数值模拟,得出了火灾的发生发展、火场温度分布、烟气流动状况及其组分浓度等参数随时间的动态变化规律。模拟结果表明,机械排烟可以将烟气控制在8m以上的空间内,有效地抑制烟气向仓库下部扩散,使仓库内的温度和能见度不影响人员安全疏散。研究成果可以为合理地设计大型高架仓库的防排烟措施提供参考。     

风门对矿井火灾烟气流动特性影响的数值模拟研究*

为研究巷道内风门开启程度对矿井火灾烟气流动特性的影响,使用火灾动力学模拟软件FDS模拟0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 m/s 6种通风风速,以及风门开启1/4,1/2,3/4和全开启4种情况对巷道火灾烟气流动特征参数温度和能见度的影响。结果表明:风速0.5,1.0 m/s 时,风门开启1/4最有利于人员逃生;风速1.5 m/s时,风门开启1/2最有利于人员逃生;风速高于1.5 m/s时,风门关闭影响巷道内风流流动,因此不宜关闭风门;在风门全开启时,随着风速增大,火源上风侧的温度降低、井下能见度升高,烟气的逆退距离缩短,当风速2.5 m/s时各监测点温度最稳定。     

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。     

基于数值模拟的迷你仓消防设计研究

为了优化迷你仓消防设计,确定最优机械排烟量及储柜布置方案,在充分实地调研基础上,总结迷你仓的特点及消防隐患,并运用火灾动力学软件FDS对迷你仓不同的火灾工况进行数值模拟,对能见度、烟气层高度以及温度等参数进行分析,不同机械排烟方案及储柜间距的计算结果显示:迷你仓内部蓄烟能力差,烟气沉降速度较快;常规排烟量烟气控制效果差,排烟量为120 m3/（h·m2）的排烟方案的烟气控制效果明显;当2排储柜之间的距离大于1.5 m时,可有效降低火灾的快速蔓延。     

地铁“T”形换乘车站通道火灾通风模式数值模拟研究

为研究地铁“T”形换乘车站通道火灾时站厅不同防烟分区通风系统联动模式的烟气控制效果,采用火灾动力学软件FDS构建了换乘通道内乘客行李火灾场景,对起火通道、两侧站厅通风系统和防火门不同联动模式下的顶棚烟气温度、人眼高度及危险高度的CO浓度和能见度进行计算模拟。结果表明:关闭起火通道防火门能够将烟气控制在局部区域,但会加快通道内CO浓度上升和能见度下降的速度;各防烟分区通风系统均执行排烟动作虽然会导致烟气向两侧站厅蔓延,但危险高度的能见度始终在安全逃生的最低限值以上;烟气扩散至补风防烟分区时,新鲜空气与烟气的掺混将加快烟气沉降速度,不利于人员疏散和应急救援。     

基于火灾烟气累积伤害的人员疏散研究

为探究火灾烟气累积伤害对疏散人员的影响,本文在传统安全疏散判据的基础上,引入火灾烟气毒性累积伤害模型定量分析人员伤害。通过对高校宿舍进行全尺寸数值模拟,对火灾发展过程和人员疏散过程进行时空耦合,考虑能见度对疏散人员速度的影响,利用FED模型定量分析人员受到的火灾烟气累积毒性伤害,判断人员是否成功安全疏散。结果表明：在火灾疏散数值模拟时,火灾烟气对疏散的影响不可忽略,考虑能见度影响时,人员需要的安全疏散时间更长,烟气毒性累积伤害效应也相应增加;在能见度不良但人员熟悉的火灾环境中,其他安全疏散判据均未达到伤害阈值时,火灾毒性烟气的累积伤害效应不会对人员造成明显伤害。     

矩形中庭顶部开口比例对火灾烟气扩散的影响研究

为探究带回廊的矩形中庭内顶部开口比例对火灾烟气扩散规律的影响，改善建筑防排烟条件，以某矩形中庭商场为例，运用火灾动力学模拟(Fire Dynamics Simulator, FDS)软件设置了温度测点，模拟了不同顶部开口比例下的矩形中庭底层起火时的烟气流场，基于线性回归模型拟合了烟气温度随顶部开口比例变化的关系，并以缩尺模型试验进行了验证。结果表明：矩形中庭内烟气在有顶部开口的情况下能在短时间内向上扩散至顶部，同时在各层回廊顶部水平扩散，在400 s内填充整个空间；烟气温度与顶部开口比例的关系总体为线性负相关，在开口比例从1下降到1/2时能见度下降最快；试验中的烟气温度变化规律与模拟结果相吻合，验证了FDS用于火灾烟气研究的可行性。     

机械式立体停车库中巷道防火分隔效果研究

使用火灾CFD模拟软件Fire Dynamic Simulator(FDS)建立某机械式立体停车库的火灾动力学模型,研究停车库内巷道的防火分隔作用和巷道顶部的排烟窗对烟气的控制情况。确定了此机械立体停车库的火灾发生概率为0.00786起/年,并调研了车库汽车火灾的热释放速率模型。根据模拟结果,当巷道一侧一辆车着火后,巷道另一侧车辆受到的辐射热流密度为0.6kW/m2~2.0kW/m2,不会引燃巷道另一侧车辆,利用巷道空间作为防火分隔措施是可行的。巷道顶部自然排烟百叶对于控制烟气有着显著作用,在顶层距地面10m高度处,500s时仅起火停车单元及其对面停车单元能见度低于10m,而未开设排烟窗时整个车库能见度均降至10m以下,局部区域在2m以下。     

高校学生宿舍楼火灾模拟与疏散演习研究

本文以国内某高校学生宿舍楼火灾应急疏散演习为调查研究对象,使用火灾模拟软件FDS研究人员疏散的安全性,考虑在最不利火灾场景下,火灾对安全疏散的影响。结果表明,此次火灾应急疏散演练所得到的安全疏散时间是可靠的,其中影响人员安全疏散的关键因素是烟气扩散导致楼道内烟气层高度降低,影响疏散需要的能见度,该学生宿舍楼设计能够满足火灾条件下人员逃生的需要,建议增加防排烟设施。同时针对目前广泛开展的疏散演练,提出相应的疏散演习组织实施办法和注意事项。     

多层建筑墙体保温材料火灾蔓延规律模拟研究

为探究保温材料对火灾蔓延的影响,采用FDS数值模拟软件,建立了附外墙保温材料无喷淋系统、无外墙保温材料无喷淋系统、附外墙保温材料有喷淋系统三种工况下4层职工宿舍火灾动力学模型,分析了温度、CO浓度、烟气层高、能见度四种指标对多层建筑火灾烟火蔓延规律的影响。结果表明：有无保温材料二者整体燃烧趋势大致相同,但保温材料的存在使得建筑火灾快速进入立式燃烧阶段,外墙燃烧温度及火势蔓延程度均增高。温度和能见度两种指标达到危险临界值的时间分别为33 s和36 s,远小于另两种指标。保温层一定程度上会加剧火势蔓延,但对烟气蔓延及能见度影响较小,研究结果为后续保温材料对火势蔓延的影响提供了理论参考。     

地下车库火灾烟气扩散规律的数值计算与实验

为了准确预测火灾烟气运动情况,基于SGS湍流模型与大涡模拟相结合的方法预测地下车库中火灾烟气运动规律,采用简单化学反应模型处理地下车库中小汽车火灾的复杂燃烧过程,采用P-1模型计算烟气运动过程中的热辐射传递。设定了5种不同的计算工况,采用数值计算的方法得出火场烟气、温度分布情况;对其中的部分工况进行了实体火灾实验,并与计算结果相对比。研究结果表明:开启机械排烟比只依靠自然排烟时火场温度上升快,但是在稳定燃烧阶段温度相对较低;当火源功率为2MW时,仅依靠自然排烟时火场能见度为2m,当火源功率为4MW时,考虑机械排烟时火场能见度为10m,低于规定值;数值计算和实验结果一致性较好,说明采用的计算模型合理。     

出口风速对防烟空气幕防烟效果影响的数值模拟

本文利用火灾模拟软件FDS,以四川消防研究所高层实验塔二层为原型,建立模型研究了防烟空气幕防烟空气幕出口风速对高层建筑前室烟气运动的影响,试验中在前室内设置18个测点,测定前室内的温度、CO浓度及能见度变化情况,试验结果表明：当风速〈1m／s时,前室内各测点处各参数变化情况与无风幕时基本相同,防烟效果不明显,风速〉2．5m／s时,随着出口风速的增加,前室内各测点处温度、CO浓度降低,能见度增加,烟气蔓延途径由前室上部逐渐变为前室下部,且前室门处0．2m、1．25m高度处测点处各参数值瞬间波动很大,综合考虑防烟的有效性及经济性,认为防烟空气幕的最佳运行风速应为2．5m／s～3．5m／s。     

“Z型”中庭烟气流动及自然排烟特性实验研究

"Z型"中庭自然排烟设计已经在部分高层建筑中实际运用。然而,现有规范对此类设计方法无具体指导性消防安全要求,同时缺乏相关研究。通过在海南某高层建筑中开展全尺寸火灾实验,选取中庭和办公室不同火灾区域和规模,在不同外界风向和风速下,通过监测有毒气体浓度、烟气温度和能见度以及烟气层厚度等参数,研究超过12m的"Z型"高大中庭烟气流动特性及自然排烟效果,并分析其对中庭和人员安全性的影响。研究结果表明:该建筑采用"Z型"中庭能够有效排出烟气,自然排烟设计合理。所得结论可为消防部门审核该项目提供参考,也为类似高大中庭自然排烟设计提供科学依据。     

大型超市火灾情况下人员疏散模拟分析

针对大型商场在火灾情况下,人员是否能够及时逃生的问题,采用计算流体动力学软件FDS和大型疏散模拟软件building EXODUS对徐州某大型超市进行火灾时人员疏散的模拟。在火灾场景下,由于烟气对于人员顺利逃生有着重要的影响,运用FDS软件模拟得到着火层四周出口处烟气的下降速度,烟气浓度以及能见度的变化情况,从而给出人员安全疏散的最佳时间,再应用building EXODUS模拟当超市人流量最大时人员的疏散情况,得出该大型超市内人员逃生所需的时间,两种模拟所得时间进行对比分析,可得到人员是否能安全疏散的结论。     

地铁站内空气幕防烟效果的数值模拟研究

地铁站内站台层发生火灾时,站台层的烟气会通过站台层到站厅层的楼扶梯蔓延至站厅层。为了研究楼扶梯口处设置空气幕对站台层烟气的阻挡效果,进行了数值模拟研究。主要研究空气幕的出口风速,出口射流角度对烟气的阻挡效果。设置的空气幕风速有3m/s,4m/s,5m/s,10m/s;设置的角度有0°,15°,30°。通过模拟对比空气幕前后温度变化,得出风幕风速为4m/s或者5m/s时即可较好阻挡烟气。角度为15°的空气幕比0°和30°的空气幕挡烟效果好。     

基于Pyrosim的隧道火灾数值模拟与分析

基于隧道火灾国内外研究现状,根据隧道火灾理论确定边界条件,使用PyroSim进行建模,模拟分析发生不同规模的火灾时不同风速下的烟气流动情况,得出临界风速并与理论值进行对比,验证模拟的准确性。在临界风速下,综合考虑火灾致害因素烟气温度、能见度及CO浓度达到危险临界状态的时间,得出场景中人员可用安全疏散时间,对隧道人员逃生路线规划意义重大。     

深埋地铁防排烟设计研究

地铁深埋敷设减少了对路面交通、高层建筑的影响，减少了房屋拆迁量，改善区间施工条件，但同时也对地铁站点的通风、排烟设计的安全性提出了更高的要求。文章结合广州市地铁6号线线路深埋敷设条件，对多层结构深埋车站的通风排烟系统设计进行了探讨，同时采用火灾动力学模型分别对深埋车站站台火灾、列车火灾进行了数值模拟，进而验证了防排烟设计的有效性。研究表明，深埋车站排烟系统的设计方案可以在扶梯开口处形成至少1．5m／s的向下流速；发生站台行李火灾和车站列车火灾时，排烟系统可以有效地控制烟气不向站厅蔓延，确保火灾时的站台层以上区域为无烟区和安全区；疏散楼梯间可保持微正压和无烟气进入；深埋车站排烟系统可以保证火灾时的人员可用安全疏散时间ASET大于6分钟。文章结论可为国内外类似深埋车站排烟系统提供参考。     

基于FDS的木成涧煤矿井下火灾数值模拟

针对矿井火灾逃生困难的问题,本文以木成涧煤矿矿井为背景,利用FDS软件建立其通风系统的三维模型,通过在巷道安装探测器来检测温度分布和烟雾浓度的方法来检测火灾情况下烟气的蔓延、能见度以及火灾温度的分布,通过对FDS模拟结果进行分析,得到了烟气、能见度、温度随时间的变化规律,确定火灾对人员逃生的主要影响因素,为矿井火灾时人员逃生提供参考依据。