McCaffrey等估计轰燃前火灾温度方法的改进

在估计室内轰燃前火灾温度的多种方法中，McCaffrey等人提出的方法比较典型。该文根据内衬材料的热惯性对室内火灾的重要影响，在大量实验数据的基础上，对McCaffrey等人提出的这一方法进行了初步和理论上的改进；结合室内火灾的控制因素，对有机玻璃火灾的回归结果进行了进一步改进，提出了估计室内轰燃前火灾温度的新方法。     

室内轰燃试验及数值模拟分析

通过实体小室轰燃试验,比较BFD曲线参数估计法和FDS场模拟在轰燃预测上的可靠性.采用相关系数法比较BFD曲线参数估计法和FDS场模拟对室内温度变化预测的可靠性; 通过偏差均方根比较了这两种预测方法对室内最高温度预测的可靠性.结果表明,BFD曲线参数估计法对轰燃发生时的室内温度变化的预测结果接近火灾实际情况(平均相关系数为0.920 1),但对未发生轰燃时的预测的可靠性较差(相关系数为0.313 8).通过两种不同网格密度(网格大小分别为0.13 m3和0.053 m3,总网格数分别为45 000和360 000)的FDS场模拟发现,采用细网格时FDS场模拟对温度变化的预测的可靠性较好(相关系数为0.881 8).轰燃发生和未发生两种条件下,FDS场模拟对室内最高温度的预测能力都优于BFD曲线参数估计法,而网格加密对提高FDS场模拟预测能力的影响不明显.通过对火灾时房间内温度预测的比较,可得到不同模型对轰燃发生时间和强度预测的可靠性,这对建筑结构安全和人员逃生具有重要意义.     

基于支持向量机的室内轰燃预测模型研究

为对室内轰燃进行准确预测,针对室内轰燃样本的不足在一定程度上制约了其应用,为此运用SVM技术构建室内轰燃预测的数学模型。在小样本条件下,应用工具软件LIBSVM进行仿真,并将SVM模型预测结果和人工神经网络预测结果进行对比。结果显示,SVM技术能较好地解决小样本和模型预测精确度之间的矛盾,SVM模型其预测精度及可行性高于神经网络模型。实例表明,由于室内火灾受多种因素影响,传统的预测方法存在一定的局限性,而SVM模型预测法预测的结果与试验结果比较一致。     

室内家具轰燃的实验研究

室内一旦发生火灾 ,轰燃出现之快慢是人们在有限的逃生时间和有限逃生能力下能否安全逃脱灾难的关键因素。笔者对室内典型家具的轰燃现象进行了实验研究 ,利用实验方法成功地观测到室内家具轰燃的全过程。介绍了轰燃实验的设计方法、实验的测量方法。大量的建筑室内家具轰燃实验 ,仍很难给出室内家具材质的轰燃准则和判别条件 ,对此应进一步开展研究工作。     

典型建筑和装饰材料的轰燃特性研究

对建筑物中常见的3种可燃物三合板、纸、棉布进行了工业分析实验和轰燃观测实验.工业分析实验表明,这3种可燃物挥发分含量高,水分、灰分含量低.由轰燃观测实验得到了不同温度下3种可燃物的着火和火势蔓延的时间,分析了其对建筑火灾的影响.轰燃观测实验表明,在小于等于300 ℃时,可燃物的挥发分较难析出,故不会引起燃烧,但随着温度的升高,轰燃加快,火势迅速加剧.给出了一种简洁的轰燃判断方法,并对一个有限空间的轰然时间进行了预测.     

室内火灾发展过程稳定性数值计算与分析

为明确轰燃现象出现前火灾所处的状态,得到轰燃发生的临界条件,基于非线性动力系统稳定性理论,针对描述火灾过程的一个典型微分方程,采用数值方法计算了系统Jacobi矩阵的特征值随时间的变化。计算结果表明在出现轰燃现象之前的火灾过程始终处于临界稳定状态。通过火灾过程的温度T(n+1)~T(n)曲线的数值计算验证了轰然发生的临界条件,对火灾非线性动力系统的时间演化过程进行了解释。     

室内火灾轰燃的影响因素研究

本文主要介绍了室内火灾的有关理论,利用小规模火灾实验箱研究轰燃的影响因素,包括:有机玻璃放置位置的不同对轰燃的影响;在同一位置,相同质量、不同堆积方式的有机玻璃燃烧对轰燃的影响;通风口大小和高度对轰燃的影响以及内衬材料热惯性对轰燃的影响。     

通风开口对轰燃影响的数值模拟

轰燃是建筑火灾中的一个重要的火现象,室内局部火的发展过程中,热烟气向水源基底辐射,在一定条件下会产生正反馈,导致热烟气温度和火源释放速率急剧增加,从而转变成遍及整个房间的大火,轰燃的产生与否受到很多因素的影响,尝试利用CFAST对轰燃现象进行数值模拟,讨论了不同的通风开口条件对轰燃发生时热烟气温度和热释放速率的影响,计算机结果表明,当开口面积固定时,竖直开口比水平开口需要更大的火源释热速率,另外也指明了,多数情况下用CFAST对轰燃进行计算是可能的,但在某些临界条件下计算会终止。     

受限空间火灾轰燃过程的模拟实验研究

研制一种重现火灾轰燃的化学燃料和氧化剂的混合燃料，通过调整燃料的配方，可实现模拟控制火灾轰燃的温度和烟气产生量；实验研究了火灾轰燃过程烟气参数的变化规律，说明建筑火灾烟气运动的场-区-网模拟模型是合理的，分析了火灾过程中烟气的产生、运动、回流、下沉现象物理机制，指出在受限空间火灾救灾过程中应注意的问题。     

钢筋混凝土矩形梁在实际火灾下正截面承载力数值计算

为了正确评估钢筋混凝土矩形梁在实际火灾条件下的承载力,以一般室内火灾轰燃后的房间平均温度-时间曲线为火作用,以建筑结构耐火理论为基础,采用数值计算方法研究钢筋混凝土矩形梁的正截面承载力.研究结果表明:梁的承载力随火灾房间温度升高而变小,在温度达到最大值后承载力达到最小值.火灾房间火灾荷载越大,开口因子越小,火作用越大,梁的最小承载力越小;反之相反.相同条件下梁支座截面的承载力要大于跨中截面.     

木结构吊脚楼火灾轰燃临界值预测研究

为探究木结构吊脚楼受限空间内火灾发展过程中的轰燃临界现象,以贵州省某典型木结构吊脚楼为研究对象,利用突变理论结合数值模拟软件量化分析其受限空间内火灾发展过程中的轰燃临界值。结果表明:木结构吊脚楼建筑受限空间内火灾发展过程中的轰燃现象具有燕尾突变特征,得到的轰燃临界温度为951. 5 K;利用数值模拟得到的轰燃临界温度为953. 4 K,与前者相比具有较好的一致性。木结构吊脚楼受限空间火灾轰燃现象的发生与外界风速关联性不大。     

回燃及其对腔室火灾过程的影响

从火灾中的两种特殊火行为－轰燃和回燃的发生机理出发,着重讨论了回燃在整个火灾过程中的作用以及回燃对轰燃的影响。结果表明,由于回燃和轰燃同为火灾全过程中的分过程,并且由于二者发生机理的相似性,因而,它们可以建立联系。当具备合适的热解产物浓度时,回燃过程可以使火灾系统的状态突变到完全发展状态,即引发轰燃。     

室内木质吊顶轰燃过程分析

针对高温烟气引起建筑物问题,建立了室内烟气传热模型,通过辐射与对流传热计算,得到了木质吊顶的温升随时间变化的关系。通过热解实验,得到了三合板的失重曲线图;计算了其热解动力学参数活化能E和频率因子A;在此基础上计算了吊顶随时间的失重百分比。采用Lechteilier法则对热解可燃气能否达到可燃界限,发生轰燃,进行了预测。结果表明,对于800℃烟气,10min后,吊顶壁面温度可达到435℃,析出的可燃气将发生轰燃。     

飞机客舱结构对轰燃影响的仿真研究

客舱轰燃的发生直接关系到乘客的生命安全。为研究撞地火灾情景下飞机客舱轰燃的影响因素,基于BFD曲线参数估计模型分析确定轰燃的主要影响因素为开口因子、火灾总燃料载荷和火灾发展系数。利用Pyro Sim建立客舱结构仿真模型,通过FDS对不同型号的波音和空客飞机进行了仿真模拟,得到轰燃发生时间在160~230 s。仿真结果表明,改变客舱表面积即改变客舱的长、宽、高会对开口因子产生直接影响,进而影响轰燃发生时间。     

飞机货舱轰燃规律的试验研究

为研究飞机货舱火灾发展至轰燃的内在规律，在1/4体积标准飞机货舱内开展了一系列火灾轰燃试验。以单壁瓦楞纸箱被引燃作为轰燃发生的判据，研究了油盘尺寸和燃料种类对轰燃的影响，通过对货舱上部热烟气层平均温度、地板所受辐射热通量、燃料热释放速率及烟气体积分数的分析，探讨了轰燃发生的临界条件和表现形式。结果表明：油盘尺寸的增大提高了轰燃发生的可能性和轰燃的剧烈程度，在达到引发轰燃所需的临界油盘尺寸后，继续增大油盘尺寸会使轰燃发生的时间提前；引发飞机货舱轰燃所需的临界条件为，上部热烟气层平均温度达到456℃,地板所受辐射热通量达到14.3 kW/m²;此外，通过对轰燃所需的临界油盘尺寸与燃料热物性参数的拟合，发现轰燃所需的临界油盘尺寸正比于燃料的蒸发热，反比于燃料的燃烧热。     

建筑火灾中轰燃现象的突变分析

建筑火灾中轰燃现象是一种典型的突变过程。本文利用数学方法推导出轰燃的突变动力学，首先给出基于能量平衡方程的轰燃模型并构建其突变簇方程，然后讨论系统控制因子和实际工况之间的关系。结果发现建筑火灾中轰燃现象的突变形式是燕尾突变。     

钢筋混凝土构件的最小隔火厚度

为了正确评估钢筋混凝土构件在实际火灾中的隔火作用,以一般室内火灾轰燃后的房间平均温度-时间曲线为升温曲线,以热传导理论为基础,以钢筋混凝土隔火构件的背火面的最高温度恰好达到220℃为判定准则,用数值计算方法给出钢筋混凝土隔火构件的最小厚度,并用最小二乘法导出其计算公式.火灾房间火灾荷载越大,开口因子越小,最小隔火厚度越大;反之越小.该文所给最小厚度可用于钢筋混凝土分隔构件的性能化耐火设计与评估:当火灾荷载密度较大,开口因子较小时加大构件的厚度以获得安全性,反之,减小厚度以获得经济性.     

研究进展

国家自然科学基金重点项目火灾中若干特殊火行为研究　　针对火灾中若干危害较大的特殊火灾现象 ,包括建筑火灾中的轰燃和回燃、大坡度高山峡谷林火、矿井隧道火灾中的风流紊乱 ,探索这些特殊火行为产生的机制。通过 3年的研究 ,本项目完成了小型轰燃、回燃实验台的研制 ;利用数字粒子图象技术DPIV进行了回燃前重力流流场结构的研究 ;回燃现象属于燕尾型突变 ,其产生的决定性参数是腔体内的燃料质量百分比 ;提出了纤维素材料热解的一种改进模型 ;修正了轰燃的非线性模型 ;成功的建立了描述氮气气氛和空气气氛下生物质材料热解失重行为的“…     

初始引火源燃烧特征对动车车厢轰燃的影响研究北大核心CSCD

为了研究动车组发生火灾时车厢内火焰不断蔓延、火势不断增大导致车厢内轰燃的情况,并得到引起车厢轰燃的临界初始引火源热释放速率及所需燃烧持续时间,采用火灾动力学三维模拟软件FDS模拟其燃烧过程,分析在持续燃烧和非持续燃烧2种状态下不同热释放速率的初始引火源引起的动车组车厢轰燃情况。结果表明:引起动车组车厢轰燃的临界初始引火源热释放速率值为160 k W,燃烧持续时间临界值为1 470 s。随着初始引火源热释放速率的增大,车厢发生轰燃的时间变短,两者之间存在乘幂函数关系;且发生轰燃所需的火源燃烧持续时间也随之缩短,两者之间同样存在乘幂函数关系。根据动车组车厢内常见初始引火源特征,明确了不同行李物品作为初始引火源对动车组车厢发生轰燃的危险性。     

初始引火源燃烧特征对动车车厢轰燃的影响研究北大核心CSCD

为了研究动车组发生火灾时车厢内火焰不断蔓延、火势不断增大导致车厢内轰燃的情况,并得到引起车厢轰燃的临界初始引火源热释放速率及所需燃烧持续时间,采用火灾动力学三维模拟软件FDS模拟其燃烧过程,分析在持续燃烧和非持续燃烧2种状态下不同热释放速率的初始引火源引起的动车组车厢轰燃情况。结果表明:引起动车组车厢轰燃的临界初始引火源热释放速率值为160 k W,燃烧持续时间临界值为1 470 s。随着初始引火源热释放速率的增大,车厢发生轰燃的时间变短,两者之间存在乘幂函数关系;且发生轰燃所需的火源燃烧持续时间也随之缩短,两者之间同样存在乘幂函数关系。根据动车组车厢内常见初始引火源特征,明确了不同行李物品作为初始引火源对动车组车厢发生轰燃的危险性。