电动汽车充换电站火灾燃烧模拟试验研究

为研究电动汽车充换电站火灾发生时火灾发展、烟气蔓延、温度变化及CO分布情况,设计具有自动控制、实时监测、数据采集、显示、探测报警、数据存储等功能的充换电站火灾模拟燃烧试验平台,并进行燃烧试验。通过燃烧不同材料,分别模拟站内监控室、充换电室及配电室等3种典型火灾场景的燃烧。根据现场实时监测、记录的燃烧过程数据,分析电动汽车充换电站火灾蔓延规律及其危险性。结果表明:配电室的烟气蔓延速度、CO体积分数上升速度及其最高值均高于监控室及充换电室的相应值。因此,配电室火灾危险性最大;监控室材料易被引燃,危险性居中;充换电室内的电池燃烧释放烟气少,危险性最小。     

基于PyroSim的仓储锂离子电池火灾数值模拟研究

采用PyroSim软件模拟仓储锂离子电池热失控引起的火灾场景,分析了火灾点火源周围的温度变化、热释放速率、能见度变化和CO体积分数变化情况,并设置喷淋系统对其进行灭火效果的数值模拟研究。结果表明：仓储锂离子电池发生火灾后,在35 s时烟气蔓延至整个仓库,火场的最高温度可达1625℃,热释放速率最高可达81 607 k W/s,CO体积分数最大可达1.799Χ10-3。设置喷淋装置灭火后,锂离子电池燃烧所产生的烟气明显减少,点火源周围的温度也得到了控制,热释放速率最高为6.5 kW/s,达到灭火和防止火灾蔓延的目的,有效地抑制锂离子电池储存仓库火灾的发生。     

锂离子电池火灾特性及痕迹鉴定技术

为研究锂离子电池在不同故障条件下的火灾特性,以几种常见电动汽车锂离子电池为研究对象,开展锂离子电池在针刺、外部高温以及过电压充电条件下的危险性试验,并研究电池燃烧产生的熔痕。结果表明:与钴酸锂锂离子电池和磷酸铁锂锂离子电池相比,三元锂离子电池在针刺和外部高温试验中温升最高、毒性气体释放量最大;在过电压充电时,三元锂离子电池极易发热,且表面温度升高较快,有明显的火灾危险性;锂离子电池燃烧产生的高温能使铁质外壳熔化,熔痕部位金相组织呈现电弧作用痕迹特征,电池金属外壳的金相组织长大且呈现不均匀分布。     

基于FDS的某居民楼火灾数值模拟及安全疏散研究

本文以某居民楼为主要研究对象,考虑其火灾特点,应用FDS软件,重点对居民楼火灾烟气变化进行模拟,结果显示:从火灾发生到人员撤离有201s的响应时间,正常状态下,足够楼内的人员疏散到安全地点;模拟发现火灾烟气能见度对人员疏散的影响要大于烟气温度和烟气中CO浓度对人员疏散的影响,整个过程中受到火灾影响最大的是其上层房间以及隔壁房间。     

风速对高层全开口楼梯间烟气蔓延的影响

采用BIM和Pyrosim火灾模拟软件，建立火灾模型，针对不同火灾场景烟气蔓延特性及温度、CO质量分数分布规律进行研究，剖析不同风速对全开口楼梯间烟气蔓延特性的影响。结果表明：火灾发生时，风速一定的情况下，随着楼梯间开口数量的增多，烟气蔓延高度增加，但温度和CO质量分数逐渐降低，有效降低了人员疏散的危险性；当开口数量一定时，风速的存在会提高楼梯间烟气温度，改变楼梯间内烟气运动轨迹，使烟气在底层及楼梯间出口处大量聚集，增大人员疏散难度。研究结果可为高层建筑预防火灾蔓延、合理设计人员疏散路径、保证人员疏散安全提供参考。     

锂离子电动汽车火灾危险性与应急救援研究

结合国内外对锂离子电动汽车火灾危险性与应急救援的研究情况,分析了锂离子电动汽车内外火灾危险性因素,尤其是根据目前电动汽车采用的电池组材料和工艺特性,分析了其在过充、外短路、高温、超压、机械冲击等外冲击条件下的火灾危险性。根据热失控情况下各组件的热释放速率和生烟量等数据,对该类火灾应急救援方面问题进行了讨论,为该类型电动汽车应急救援研究及相关标准制订提供参考。     

基于FDS的居民楼火灾烟气远距离传播过程研究

利用大涡模拟软件FDS对某居民楼火灾发生发展和烟气传播过程进行数值模拟,探讨烟气质量浓度在侧间-走廊建筑的分布情况。在不同房间的目标位置设置探测点,分析烟气质量浓度、CO体积分数分布。结果表明,距离火源位置最远的房间烟气质量浓度、CO体积分数最高且在短时间内达到致死浓度;烟气更容易在最远的房间聚集,在特定的时间段内,始终比其他房间的危险性要高。对于此类居民楼建筑火灾中的人员安全而言,最远端房间的危险性最高,火灾时要着重注意此区域的疏散。此外,在走廊顶棚上间隔适当的距离设置了挡烟垂壁,并且模拟了该工况下烟气质量浓度分布。结果表明,加入挡烟垂壁后走廊的烟气蔓延相对均匀,各个房间烟气质量浓度更为接近,最大烟气质量浓度也有明显降低,从而延缓了整个建筑达到危险状态的时间。     

夹层电缆引发火灾的实验研究

模拟现代建筑夹层中贮藏大量未加金属导管防护的电线电缆所引发的火灾效应.在一个全尺寸燃烧套房模型中进行了起火室和顶棚夹层空间电缆火灾的实验研究,并采用大涡模拟的方法对实验中烟气速度场进行了数值模拟.结果表明,加明火源可以加强电缆的火灾功率;通风状况对夹层电缆火灾的温度场、烟气遮光度和火灾功率有明显影响.电缆燃烧产物中主要毒性气体为CO.电缆在夹层燃烧时,CO和CO2浓度均高于目标室和起火室中的浓度.而夹层毒气最为集中,其CO浓度远远超出OSHA和IDLH标准.电缆在夹层燃烧时发生火灾的危险性较大.     

锂离子电池火灾危险性研究

为解决锂离子电池在应用、运输中的火灾安全问题,并为锂离子电池火灾扑灭技术研究提供支撑,以钴酸锂18650型及大容量的聚合物锂离子电池为研究对象,通过开展针刺、短路、耐热等滥用试验寻求锂离子电池及电池组引发火灾的条件和因素。通过开展燃烧试验,分析锂离子电池的燃烧特点。试验结果表明:正极材料为钴酸锂的18650型锂离子电池自燃温度约为170℃,大容量的聚合物锂离子电池组在内部短路后,可能发生燃烧甚至轰燃现象且燃烧残留物温度高,易引发火灾;18650型锂离子电池在短路条件下会长时间持续放热,存在引发火灾的可能;单只锂离子电池燃烧后能够引燃相邻的电池,从而形成电池组的连锁燃烧反应。     

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。     

动力电池热失控引发电动汽车火灾的典型特征研究

为深入研究电动汽车火灾特点,基于电动汽车整车燃烧实验平台进行整车燃烧实验,探讨电动汽车动力电池热失控引发火灾的燃烧蔓延特征、烟气蔓延特征和典型痕迹特征。结果表明:热失控引发的电动汽车火灾燃烧过程由底盘向车头和车尾蔓延,烟气火焰通过底板处的空隙进入乘员舱,烟气浓度短时间内便可使车内乘员丧命;整车烧损痕迹呈现两头重中间轻的特征,电池模组及单体呈现向早期热失控模组或单体挤压变形的痕迹。     

轨顶排烟口对地铁地下车站火灾排烟效果影响研究

为了研究取消轨顶风口对地铁地下车站火灾防排烟的影响，采用CFD方法，针对全封闭站台门系统和全高站台门系统2种典型地铁车站，模拟车站公共区火灾和车站列车火灾发生时，有无轨顶风口对车站内排烟效果的影响。研究结果表明:针对车站公共区火灾，无论是全封闭站台门还是全高站台门系统，取消轨顶排烟口对公共区烟气温度、可见度、CO浓度等影响较低；但针对车站列车火灾，取消轨顶排烟口对公共区烟气温度、可见度、CO浓度均具有较大影响，排烟效果下降较多。     

受限空间环境压力对三元锂离子电池热失控影响*

为研究三元锂离子电池在空运低压环境中的安全性,通过自主设计搭建的封闭式变压实验舱开展相关实验,对不同荷电状态（SOC）下的三元锂离子电池在不同压力环境（101,80,60,40 kPa）下的热失控特性进行研究,采集电池热失控过程中的温度以及实验舱内的压力变化,并对热失控后实验舱内的气体成分进行分析。结果表明:三元锂离子电池热稳定性随着SOC的升高而下降,常压下100%SOC的电池热失控温度可达650.8 ℃,初始环境压力越低,相同SOC的电池热失控最高温度越低。随着环境压力的降低,相同SOC的电池在热失控后会生成更多CO,且电解液占比升高。研究结果可为锂离子电池空运安全性研究提供理论依据。     

综合管廊电缆火灾窒息灭火试验与数值模拟研究

为研究综合管廊电缆火灾窒息灭火有效性,采用缩尺寸试验与数值模拟方式,研究不同线缆数量、线缆布置间距、线缆分层情况对窒息灭火时间的影响,以及火灾过程中线缆热释放速率、烟气高度、环境温度、CO体积浓度、O₂体积浓度等关键参数的变化,判定最佳防火门关闭时间与电缆火灾窒息灭火时间。研究结果表明：在密闭情况下,线缆数量越多,综合管廊电缆火灾窒息时间越短;对于相同线缆数量,在线缆按一定间距布置情况下,窒息时间更短;对于双层线缆布置,线缆按一定间距布置情况下的窒息时间反而更长;防火门关闭时间t_关为350 s时,可满足人员安全疏散需求;采用窒息灭火方式时,电缆火灾灭火时间t_灭约为1 620 s。研究结果可为地下管廊电缆灭火提供试验方法参考和数据支持。     

基于火探管式的锂离子电池灭火技术研究

为研究锂离子电池灭火方案,基于火探管灭火技术同时利用新型清洁灭火剂Novec 1230,组装成火探管灭火系统。在灭火测试平台上以功率为200 W的电热管作为外热源引发单电池或电池模组热失控,通过改变火探管的布置位置,记录相应的灭火行为以及灭火效率,并对实验结果进行了分析。研究结果表明,当火探管灭火系统直接布置在电池正上方时,在起火后的5.6s内控制火情;随着灭火剂用量增加可以显著降低体系温度,防止电池复燃以及连锁热失控现象发生;火探管有效覆盖区域外的失控电池作为热源将继续加热临近电池,引发连锁热失控,造成灭火系统失效;根据电池热失控后的燃烧行为以及传热行为,提出相应的火探管灭火系统复合方案。     

低压下不同新型清洁气体灭火剂抑灭21700型锂离子电池火研究

为探究在航空运输低压环境下Novec1230（全氟己酮）和2-BTP（2-溴-3,3,3三氟丙烯）2种新型清洁气体灭火剂扑灭和抑制空运锂离子电池火的效果,基于动压变温实验舱,自主设计了适用于气体灭火剂的实验灭火装置;在40,60,80 kPa 3种环境压力梯度下开展灭火实验,分析了施加2种灭火剂前后锂电池表面温度变化和灭火过程中的实验现象。结果表明:低压下2-BTP和Novec1230均能有效降低锂离子电池火焰中自由基浓度,快速扑灭明火;2-BTP的降温和抑制温升效果明显优于Novec1230,能更好地抑制锂电池之间的连锁热失控。研究结果可为新一代机载灭火剂的选择提供参考。     

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。     

凹型建筑外立面火灾烟气蔓延特性研究

为了研究凹型建筑外立面火灾烟气蔓延特性，对高层建筑凹槽内火灾烟气“三场”数值模拟。研究表明:结构因子α（进深与槽宽之比）的变化导致凹型建筑结构内呈现不同的火灾烟气蔓延规律；当α为0~0.4时，建筑凹槽内的火灾烟气无烟囱效应；当α为0.6~1.2时，建筑凹槽内的火灾烟气呈现一定的烟囱效应，其火灾烟气温度场、CO浓度场、扩散速度场变化显著；当α>1.2的，建筑凹槽内的火灾烟气烟囱效应显著。     

地铁单面坡隧道列车火灾通风模式研究

针对地铁单面坡隧道连续下坡距离长、提升高度大的特点,以国内某城市地铁线路为研究对象,构建列车火灾通风排烟数值计算模型,并采用1:20模型实验对数值计算精确度进行验证,通过考虑列车起火位置、风机开启模式和隧道断面形式等因素,对火灾烟气扩散过程、疏散平台上方烟气温度和气体浓度进行分析。研究结果表明:列车起火后,单洞单线隧道2端车站应各开启2台隧道风机,单洞双线隧道除开启射流风机外,2端车站应各开启4台隧道风机执行相应的排烟和送风模式进行烟气控制;由于单洞双线隧道中热损失和空气卷吸量较大,火灾烟气温度、CO和CO2浓度均低于单洞单线隧道;采用纵向通风控制烟气逆流的同时,下风向区域的烟气沉降作用较为明显,防排烟设计中应充分考虑列车中部火灾下风向车厢区域的危险性,合理确定应急响应模式。     

建筑火灾烟气中CO迁移规律的FDS模拟

以T型"侧间-走廊"典型建筑火灾为模拟对象,分析烟气在走廊中的水平和垂直流动特征,并对火源房门高低、走廊端头启闭和多房门启闭等场景使用火灾模拟软件(FDS)进行了模拟和远距离房间CO浓度的迁移规律的分析。结果表明:烟气从火源房间经拱腹溢出在走廊中形成受限空间的顶棚射流;门檐高度决定了CO能够在走廊中的迁移量;烟气在走廊远距离封闭端头形成上部的热烟气层,中部回流层和下层的补气层;其中中部烟气回流层的高低、流速和CO浓度是影响临近非火源房间CO浓度的重要因素。走廊启闭和多房门火灾场景的模拟结果也进一步证明了CO的迁移规律。