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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

地铁轨道区火灾场景特性研究

在考虑人为恐怖袭击行为情况下，采用地铁轨道区模型实体火灾试验研究了地铁轨道区的火灾场景。得出了模拟地铁轨道区在火灾中的热释放速率，烟气浓度，温度，烟密度的变化规律。通电模拟短路以致引燃方式着火的最大热释放速率为9．66kW。浇洒煤油方式点火，轨道区最大热释放速率达到了204kW。随着电缆的点燃，燃烧进行的较为缓慢，烟气上升至隧道顶，沿着顶部向开口外扩散。C02的浓度变化较为缓慢。至10’41″达到c02释放峰值5027．7ppm；至10’41″时C0浓度达到最大354．0ppm。在轨道区问燃烧过程中，高温烟气始终沿着隧道顶部扩散，低于1．5m的空间是相对安全的；高于1．7m的空间是相对危险区域。火灾中烟气是首先弥漫整个房顶，然后再往下漫延的。     

公路隧道纵向诱导风速对火灾烟气控制效果影响分析

针对某公路隧道采用集中排烟方式的工程实际,为了分析纵向诱导风速对隧道火灾烟气控制效果的影响规律,进而确定可能的火灾场景时的合理纵向诱导风速,采用火灾动力学模拟软件FDS构建了数值分析模型,并设计了相应的火灾工况.根据隧道实际交通流量、车辆类型及公路等级,确定了模拟火灾规模.分别分析了火灾规模为50 MW时隧道内不同火源位置(排烟阀打开段中部、上游1个/下游5个排烟阀、上游2个/下游4个排烟阀),不同排烟方式下(双向均衡排烟、上游端单向排烟、下游端单向排烟),不同纵向诱导风速情况时的隧道2m高处能见度、烟气蔓延范围及排烟效率,根据模拟分析结果,进而确定了不同火灾工况时的合理纵向诱导风速.结果表明:不同纵向诱导风速对集中排烟模式下烟气控制效果影响显著;特定火灾规模时,火源位置、排烟方式对合理纵向诱导风速的影响不大.     

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。     

有风条件下剧院火灾自然排烟效果分析

为研究某剧院休息厅的自然排烟效果的问题,根据建筑特征设计6个火灾场景。运用理论计算和数值模拟的方法,分别研究不同开窗位置、开窗面积以及环境风速对火灾时的热流场和烟气蔓延的影响。结果表明：不同开窗位置达到临界值的时间为顶窗〉东西立面侧窗〉北立面侧窗;有风条件下3.5%的开窗面积的排烟效果和无风时6%的开窗面积的排烟效果相当。结论是考虑当地环境风速,选择顶部5%和东西侧3.5%开窗方式,增强该剧院的自然排烟效果。     

排烟口布置方式对高层建筑火灾排烟效果的影响

高层建筑发生火灾时,烟气对人员的生命安全有着非常大的威胁,因此有效地控制烟气在建筑物内的扩散对于人员的逃生是非常重要的。通过高层建筑内烟气流动的数学模型,采用k-ε两方程三维紊流模型对高层建筑火灾时排烟口布置于走廊顶棚和走廊侧壁时的机械排烟进行模拟。结果表明,排烟口的布置方式不同对排烟效果的影响很大。排烟口置于顶棚时比排烟口置于侧壁时排烟效率高近10％,走廊内危险性低。在进行排烟设计时应优先考虑将排烟口设置在走廊顶部。     

巷道火灾密闭过程中烟气温度及流动特性研究*

为研究巷道火灾密闭过程中烟气的温度变化规律及流动特性,通过缩尺寸实验台和FDS数值模拟软件对12.65,18.97,25.30 kW不同火源功率及25%,50%,75%,100%不同密闭比例条件下的巷道火灾进行模拟实验。结果表明:密闭比例的增加会使火焰倾角减小,当巷道完全密闭后,火焰形状近似垂直,顶板热辐射和温度增加;巷道在50%和75%密闭比例之间存在1个突变值,当超过此突变值后,顶板温度会急剧升高,同时燃烧会更快进入衰减阶段,且火源功率越大衰减越早;密闭比例的增加会导致烟气逆流长度上升,增加纵向通风速度可有效地抑制烟气逆流现象,当实际巷道火源功率为4 MW时,纵向通风风速设定为3.8 m/s能使烟气逆流得到较好的控制。     

矿井胶带蔓延火灾的细水雾抑制影响因素研究

针对运输巷胶带蔓延火灾及火灾期间高温毒害烟气严重威胁下风侧人员和救援工作等问题,借助FDS软件构建运输巷胶带蔓延火灾模型,并基于水雾冷却降温和稀释阻挡火灾烟气扩散原理,研究胶带蔓延火灾烟气中的水雾阻烟抑制性能影响因素.结果表明:水雾对运输巷的胶带蔓延火灾具有冷却和熄灭作用,可减缓或者抑制蔓延火灾的进一步发展,对水雾下风...     

矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素,利用COMSOL软件对火区进行数值模拟,建立巷道三维模型,得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件,分析火风压作用下,火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律,得出不同因素与临界风速的关系,为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时,巷道入口风速越低,火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部,随着风速增大,向巷道下部蔓延;风速较低时,在火区火风压的作用下,会产生烟流逆退现象,随着风速的增大,逆流层长度和厚度随之减小;巷道入口通风条件不变时,火区温度越高越容易产生烟流的逆退,影响范围越大;巷道高度越高、上行风坡度越小,越易发生逆退现象;不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系,其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象,影响范围较大;火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。     

公路隧道压缩空气泡沫系统灭油池火实验研究

为研究压缩空气泡沫与4.65 m2汽油池火作用过程中隧道内温度、热辐射强度、高温烟气等的变化规律,采用30 m×6 m×6 m公路隧道实验模型,考察公路隧道压缩空气泡沫系统对油池火的灭火性能。结果表明:在供给强度为5.1 L/(min·m2)、气液比14∶1条件下,公路隧道压缩空气泡沫系统对于汽油池火具有优异的控灭火能力,控火时间为21 s,灭火时间为27 s,且泡沫性能稳定,抗复燃能力强;压缩空气泡沫对于隧道内高温烟气层扰动很小,不会导致高温烟气下降到隧道下部,故不影响人员逃生疏散;在压缩空气泡沫作用下,隧道顶部及侧壁100 ℃以上高温持续时间均不超过150 s,并且可在30 s内将油池火周围的热辐射强度降至安全范围。     

应用FDS软件对零售店铺火灾的数值模拟

客运总站等大空间建筑物中的小零售店铺通常会堆放许多可燃物。在此类建筑中都安装用于整个大厅的机械排烟系统似乎不太可行。因此,在店铺中建造了包括水喷淋以及排烟等主动式消防系统的屋顶,着火时挡板将落下封闭店铺。此时应关注在封闭的小空间内发生轰燃的可能性。如果店铺没有完全封闭,烟气可能会扩散到店铺以外的空间。文中用火灾场模拟软件FDS3．1模拟了消防系统启动前店铺内的火灾环境。模拟的结果将有助于评估制定的消防安全条例以及相关的设计参数。研究结果证实了如果着火的店铺没有完全封闭,更大的烟气羽流将会在店铺以外的大空间中形成。此外,文中还对控制店铺火灾用的排烟系统及水喷淋系统的性能进行了评估。     

霉变对储存水稻燃烧行为影响的研究

储存水稻火灾危险性研究具有重要意义。通过研究霉变对储存水稻燃烧行为的影响,确定其火灾危险性。锥形量热燃烧实验(Cone Test)结果显示,霉变样品可以在更小的外加辐射下被点燃;在四种热辐射(25 kW/m2,35 kW/m2,45 kW/m2,55 kW/m2)下,霉变样品的着火时间(TTI)与火灾性能指数(FPI)均小于未霉变样品;而火灾蔓延指数(FGI)高于未霉变样品。Cone Test结果表明霉变显著提高了储存水稻的火灾危险性。差示扫描量热仪(DSC)测试发现在低温时霉变样品比未霉变时吸热焓值提高了3.6倍,表明其析出了更多的小分子挥发物。结合气相质谱联用(GC-MS)测试确定了霉变样品析出的挥发物中含有醇类, 酯类和醛类等易燃物。采用稳态管式炉(SSTF)进一步研究储存水稻的充分燃烧行为,结果显示热释放量及烟气毒性与样品质量(20 g,40 g)以及一次进气量(10 L/min,20 L/min,30 L/min)有关,霉变对于两者的影响较小。     

某机场航站楼自然排烟系统有效性的热烟试验研究

在许多高大空间建筑中安装有自然排烟系统,而随着空间高度增加,火灾烟气温度降低,浮力减小。在某机场航站楼二楼办票大厅进行了全尺寸火灾试验,对大厅顶部的电动自然排烟窗的排烟有效性进行检验。试验中火源为甲醇池火,添加发烟剂作为示踪粒子。共进行了6组不同排烟口面积和火源功率的试验,通过测量火源附近大厅上部烟气温度分布和排烟口速度验证自然排烟的有效性。结果表明,自然排烟窗能有效排出烟气,控制烟气沉降,降低火灾危险性。