水喷淋对火灾烟气蔓延的数值模拟分析

通过建立单房间典型学生宿舍模型,采用FDS软件就水喷淋对火灾烟气流动扩散的影响进行了数值模拟研究,研究了无喷水装置、安装下垂型喷头、安装边墙型喷头、同时安装下垂型和边墙型喷头四种情况下火灾烟气的流动规律。重点分析了自动喷水灭火系统对烟气的温度、CO2(二氧化碳)浓度、O2浓度、烟气浓度以及能见度的影响。研究表明:在某些场景中,同时安装下垂型和边墙型喷头能更有效地降低烟气温度,并能在一定程度上控制CO2浓度及O2浓度,为建筑物内合理的安装自动喷水灭火系统提供依据。     

基于数值模拟的公交车火灾发展过程及特性研究

采用数值模拟方法研究典型型号公交车的火灾发展过程,探讨车门打开对火情发展和人员逃生的影响.通过描述火源、公交车的结构及其内饰物的属性,研究车厢内关键位置的温度分布、能见度及CO和O2体积分数的变化规律,以揭示公交车的火灾发展、烟气运动过程及对人员安全逃生的影响.结果表明:车门打开后由于供氧充足,明显加速了火势的蔓延和烟气扩散,并使得燃烧温度显著提高;打开车门后20 s内,车门附近能见度和O2体积分数显著增高,CO体积分数有所降低,是乘客逃生的关键时间.     

不同防排烟方式下车厢火灾烟气运动的数值模拟研究

为了揭示车厢内部火灾烟气在不同防排烟方式下的迁移特征,优化选择最优防排烟方式,运用火灾动力学软件FDS对CRH2A动车组的一节车厢进行模拟计算。分别采用机械排烟系统、空气幕系统及二者复合系统对车厢内烟气进行控制,对比分析不同排烟系统下车厢内烟气温度、烟气层高度和烟气浓度的变化规律。结果表明:随着排烟量的增加排烟效果显著增大,但排烟量不宜过大,当固定功率为0.2 MW时,V2=0.87 m3/s排烟效果最佳;空气幕在一定程度上可以阻挡烟气蔓延至相邻车厢,机械排烟在降低烟气温度与浓度方面的效果比空气幕系统明显;每个独立系统的控烟效果远不及二者复合系统效果明显。综合考虑防排烟的有效性和经济性,在本文设定工况下,V1=1.12 m3/s、V2=1.62 m3/s为最优防排烟组合方式。     

多层建筑火灾烟气运动和回燃的数值模拟研究

为了解多层建筑火灾的蔓延发展和烟气运动,应用大涡模拟(LES)方法对多层建筑火灾发生过程进行数值模拟分析,模拟不同工况下走廊和各楼层中火灾烟气运动和温度的变化情况.尤其针对内部含有竖井的多层建筑,考虑到烟囱效应对火灾发展和烟气蔓延的影响,分别设置自然排烟和机械排烟的实验工况,分析电梯间通风口在自然排烟和机械排烟状况下火灾的发展和烟气运动.通过分析温度和能见度数据,发现合理安排机械排烟能够争取更多人员逃生时间.对于多层建筑火灾中发生的回燃现象进行了原因分析.     

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。     

建筑物条形走廊烟气运动特性研究

建筑物走廊是火灾时人员疏散的必经之路,了解走廊烟气的运动规律,对人员疏散与救援具有重大意义。本文对走廊内的火灾烟气进行了数值模拟,得出了不同排烟场景下走廊烟气质量分数及烟气温度的分布情况。研究表明:挡烟垂壁在火灾初期能有效地阻止烟气蔓延;由于其蓄烟作用,应该将其设置在走廊中部。但随着火势的不断扩大,挡烟垂壁效果逐渐减弱,此时必须增设机械排烟机才能及时排出烟气。对比不同机械排烟场景可知,为达到更好的排烟效果,机械排烟口应该设置在挡烟垂壁上游。最后将模拟结果与实验结果对比,验证了本文结论的正确性。     

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。     

基于空气幕与排烟系统的隧道火灾烟气控制研究*

为研究隧道火灾时空气幕与排烟系统复合模式下的烟气蔓延规律,优化选择防排烟方式,以某越江隧道为研究对象,运用FDS数值模拟方法探究射流速度、排烟量和空气幕与排烟口间距对防排烟效果的影响。结果表明:空气幕与排烟口间距对射流特性与烟气蔓延有较强影响,间距为30 m的控烟效果最佳;空气幕与机械排烟复合作用的控烟效果远优于每个独立系统,可实现可靠挡烟和有效排烟;当火源功率20 MW时,随空气幕射流速度的增加挡烟效果有所增加,但射流速度不宜过大,取20~30 m/s;机械排烟对温度与可见度影响比空气幕作用效果显著,一定程度上增加排烟量可降低所需气幕射流速度;综合考虑防排烟的有效性和经济性,取射流速度为20 m/s、排烟量为100 m3/s为最优防排烟组合方式。     

喷淋与机械排烟作用下小室火灾特性的实验研究

采用全尺寸实验对水喷淋和机械排烟作用下的小室火灾特性展开了研究,揭示了小室内烟气温度、CO浓度的变化规律.结果表明,对于一定规模的火灾,存在水喷淋压力和风机风量的临界组合,来对水喷淋和机械排烟共同作用时的控火和灭火两种效果进行转换.水喷淋的作用可以有效降低小室内烟气温度,抑制轰燃发生,但是也会产生大量的烟水混合气.灭火时,小室内的烟气温度是持续下降;而控火时,小室内的烟气温度会平稳一段时间,再慢慢下降.CO浓度在水喷淋作用后会急剧增加,控火时存在两个峰值,灭火时只有一个峰值.水喷淋的压力是其中关键的参数,而风机风量只是一个次要的参数,两种系统的作用效果相反.控火时,CO生成量随着水喷淋压力的增加而增加,随着风机风量的增加而降低.这些都为大空间内小室水喷淋系统和机械排烟系统的设计提供了基础的实验依据.     

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。     

侧部集中排烟口布置对烟气层吸穿影响研究

侧部集中排烟是新型隧道火灾通风排烟模式.为探究侧部集中排烟模式下烟气层吸穿问题,采用数值模拟方法对排烟口处烟气层热物理特性的影响进行研究,改变排烟口间距、形状(长宽比)、面积、距拱顶距离等因素,分析了发生吸穿现象所对应的温度分布、烟气层厚度及排烟效率.结果表明:侧部集中排烟模式排烟口处发生吸穿现象的区域位于排烟口下部靠火源一侧空间;随排烟口间距增大,烟气层更容易发生吸穿现象;当排烟口面积一定时,排烟口的长宽比越大,排烟口发生吸穿的区域越小,吸穿现象越弱;得到了 15 MW火灾情况下侧部排烟口的最优尺寸、间距及排烟口距拱顶最佳距离.     

纵向排烟与集中排烟下烟气控制效果的对比研究

以某特长公路隧道为研究背景,采用缩尺寸试验测试、数值模拟的方法分别对纵向排烟和集中排烟模式下隧道内火灾烟气的蔓延特性进行了研究,并对比分析了两种排烟系统在火灾工况下对烟气的控制效果。结果表明,纵向排烟模式将火灾烟气控制在火源下游并从隧道出口排出,高温烟气蔓延范围较长;集中排烟模式通过排烟阀将烟气抽离行车道,有效地控制了烟气蔓延和沉降,高温烟气维持在行车道的上部空间,主要通过竖井排出隧道。采用纵向排烟模式的坡度隧道烟气控制受烟囱效应影响较大,而在设置排烟道的坡度隧道中,将排烟阀开启进行自然排烟就能有效地减弱烟囱效应。因此,采用集中排烟模式的防灾安全性能要优于采用纵向排烟模式。     

环境烟草烟气粒径分布及其对光散射的影响

为了测量典型办公室内环境中环境烟草烟气悬浮颗粒物的数浓度和粒径分布变化,以及其对颗粒光散射的影响,在6.8 m×3.2mx2.8 m的试验间进行试验,采用测量范围为5～1 000 nm的DMS500扫描电迁移率粒径谱仪进行粒径测量.结果表明,不同卷烟样品的烟气粒径分布曲线近似,都可以用对数正态分布函数来描述.4种卷烟样品粒径分布及参数变化速率相似,在4 800 s内数中值粒径CMD平均值从105 nm增大至155 nm,几何标准差GSD平均值从1,58减小至1.45,CMD和GSD的变化趋势近似符合指数函数.利用基于Mueller光散射理论的程序计算烟颗粒对散射光的影响.粒径分布的变化显著改变了颗粒散射光强度,CMD最大使散射光强度增大7倍,GSD引起的强度变化较小.综合考虑烟气颗粒数浓度降低和粒径分布的变化,散射光强度最大增大3倍.     

隧道半横向排烟模式下不同排烟口分布的温度场数值模拟研究

结合某过江盾构隧道,基于三维流体动力学模拟仿真软件平台,建立三维仿真模型,研究火灾发生在隧道盾构段典型区段时,排烟开口在火源上下游不同的分布模式时烟气层的温度场分布。通过分析模拟结果可知:随着火源上游排烟开口逐步增加,火源上游烟气逆流长度和蔓延速度都相对稳定而后又逐步增长,火源下游的烟气蔓延长度先减小而后又基本趋于稳定,下游烟气沉降高度则有所升高;火源位置处正上方温度则随着上游排烟开口的个数逐步增加而逐渐升高。而从其他的排烟开口变化模式模拟结果可知:随着排烟开口面积或者开口间距的逐步增大,烟气蔓延的速度先增加而后又逐步减小,且开口间距为30m左右时烟气蔓延速度相对较慢;排烟开口宽高比对烟气蔓延影响较小。所获得的结论将有助于相关类型工程的设计和管理。     

“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。     

挡烟垂壁作用下狭长通道内烟气输运特征研究

为揭示挡烟垂壁对狭长通道火灾烟气特征及温度分布的影响,运用火灾动力学软件FDS,研究了狭长通道内不同高度挡烟垂壁下火灾烟流运动行为,重点探讨了密度跳跃过程及近火源区烟气特征参数变化。结果表明:挡烟垂壁增加了密度跳跃中翻滚区的长度,缩小了卷吸空气范围,造成烟气质量流率相应减少;挡烟垂壁对烟气垂直速度分布的影响主要作用在挡烟区,且与垂壁高度有关;垂高大于0.3 m,受挡烟垂壁高度影响,在垂直高度1.5~2 m位置出现一定速度的烟气逆流,速度分布曲线呈现与无挡烟垂壁不同的凹陷区,非挡烟区烟气垂直速度服从高斯分布;与无挡烟垂壁相比,挡烟垂壁上游顶棚附近温度普遍增高,下游温度衰减速率随挡烟垂壁高度的增加而加快。     

感烟火灾探测器的改进研究

火灾是一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害,对人类的生命财产和社会安全构成了极大的威胁,由此引发的重大安全事故比比皆是,所以火灾探测系统越来越受到人们的重视。通过一个模拟实验,找出了现有感烟探测系统在预防火灾中存在的不足,并将火灾探测技术与智能系统相结合,设计出了新型的探测系统,并对该系统进行了可行性和可靠性论证。新型感烟火灾探测系统减少了由于环境问题引起的误报,同时避免了由于独立式感烟火灾探测器而引起的漏报,并在实际应用中得到检验。     

半横向排烟下公路隧道火灾烟气逆流长度规律研究

为研究不同因素对半横向排烟模式下公路隧道火灾烟气逆流长度的影响规律,采用理论分析推导火灾烟气逆流长度与火源功率、排烟速度、排烟口面积和排烟口间距4个因素的无量纲关系式,运用数值模拟研究不同因素下火灾烟气的运动规律,最后拟合得到烟气逆流长度的无量纲关系式.结果表明:在半横向排烟模式下,烟气逆流长度随火源功率的增大而增大,...