室内火灾烟气运动及机械排烟的大涡模拟

采用机械排烟是控制建筑火灾烟气扩散与蔓延的一种有效手段。利用大涡模拟方法,对建筑物室内火灾烟气运动及机械排烟进行了数值模拟。在室内后侧墙处有机械排烟口的条件下,模拟得到的烟气瞬时温度随时间的变化与实验相符合,计算出的烟气层高度也与实验相符合。通过数值模拟对室内机械排烟口的位置进行了优化选取,表明机械排烟口的不同位置对室内烟气运动有较大的影响。当火源位于房间地面中心时,在顶棚中心或左端中心实施机械排烟比在后侧墙处实施机械排烟可取得较好的排烟效果。这说明将排烟口布置在沿烟气运动趋势较强的路径且远离进风口处,可有效地控制室内烟气层的高度。     

防烟空气幕防烟有效性模拟实验研究

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,对防烟空气幕的防烟有效性进行研究。本次实验在前室内设置测点,测定前室内的温度及CO浓度。实验结果表明:在未设置防烟空气幕时,前室内1.25m高度以上的测点温度稳定后均在35～45℃之间,CO浓度最大达到180ppm;在设置风幕后,前室内1.25m高度以上的测点温度稳定后在20～30℃之间,CO浓度最大为75.7ppm。因此,防烟空气幕能有效的减少烟气的进入量,降低进入前室的烟气的温度及有害气体浓度,为人员的安全疏散赢得时间。     

隧道纵向通风对火灾规模和火灾蔓延的影响

隧道纵向通风一方面会给火源提供大量氧气,扩大火灾规模,增加火灾蔓延的可能性;另一方面又可以带走大量热量,减小火灾蔓延的可能性。目前,这两方面影响的相对重要性还没有被很好地研究。本文对纵向通风对隧道火灾蔓延的影响进行了研究,首先分析了纵向通风对隧道火灾规模的影响,然后利用火灾动力学模拟程序FDS,对不同通风速率及相应火灾规模条件下隧道内车辆间的火灾蔓延进行了数值模拟,得出了不同通风速率条件下火灾蔓延的规律,并提出了控制隧道火灾蔓延的措施。结果表明,增加通风速率能较大地增加货车火灾的热释放速率,当通风速率小于2 m/s时,火灾蔓延的距离随通风速率的增加而增大,当通风速率大于2 m/s时,火灾蔓延的距离受通风速率的影响很小;对于客车火灾,通风对火灾的热释放速率影响较小,并且火灾蔓延的距离随通风速率的增大而减小。     

铁路隧道火灾中烟气逆流层长度的研究

以狮子洋隧道为工程背景,对不同火源热释放速率、不同通风风速、不同坡度及不同断面当量直径情况下的火灾进行了数值模拟。分析了隧道烟气逆流层长度的变化规律,并对模拟数据进行了拟合。结果表明,隧道烟气逆流层长度与通风风速、火源热释放速率、隧道断面当量直径的自然对数值拟合均符合直线关系,呈递增或递减变化;坡度对烟气逆流层长度的影响随通风风速的增大而减弱。在分析烟气逆流层长度变化规律的基础上,建立了烟气逆流层长度与火源热释放速率、通风风速及断面当量直径的关系式,通过对数据拟合获得了烟气逆流层长度公式,该公式推导合理,并有所创新。     

设排烟道的隧道中火灾烟气控制效果的模拟研究

采用三维数值模拟方法,对设置有排烟道的隧道进行了火灾烟气控制的稳态、瞬态模拟分析;研究了在多种通风排烟方案及开启不同数量排烟风口的情况下,该隧道火灾烟气的蔓延特性和烟气控制效果。通过对不同工况的模拟比较研究,为设排烟道的隧道推荐了适宜采用的两种控制火灾烟气的通风排烟方案,并从人员疏散的安全性角度证实了所推荐的方案是可行的。为设置有排烟道的隧道火灾烟气控制及紧急通风设计提供理论依据,同时也可指导人员安全撤离和消防扑救。     

考虑燃烧作用的隧道火灾三维数学模型

采用预设概率密度函数模型考虑燃烧的过程,构建了一种描述隧道火灾过程中燃油燃烧、烟气流动和传热的三维数学模型。应用该模型模拟了台缙高速公路苍岭特长隧道在释热率为50MW、风速分别为0～2m／s条件下的火灾过程,并通过室内模型燃烧试验验证了其有效性。与相同条件下热源模型计算结果的比较表明：无论通风条件如何,燃烧释放的大量烟气均会在火源上方形成一高速烟流区,而热源模型由于忽略了燃烧过程,在风速≥1m／s的条件下将无法刻画出该区域。高速烟流区抑制了纵向风流与高温烟流的混合,控制着火源近区的流场结构,是造成烟气回流和分层运动现象的主要因素之一。     

喷水灭火过程中足尺钢框架房屋温度场试验研究∗

喷水灭火行为引起的火场局部温度骤降,有可能引起房屋结构破坏。为研究火灾及消防过程中温度场的分布和变化情况,设计建造了足尺钢框架房屋,根据实际火灾及消防场景设计火灾荷载和消防系统,模拟了真实火灾下窗户玻璃破碎和喷水灭火对火灾温度场的影响。试验过程中利用热电偶测量火灾及消防全过程的火场温度,得到了火场中不同位置的温度变化曲线。根据试验结果,并结合火灾动力学分析了火场温度的空间分布和变化规律。研究表明:火灾过程中,火场在垂直方向上存在明显的温度梯度,空气温度随高度增加而升高;框架平面沿水平方向越靠近起火点,升温速率越快,能达到的最高温度越高,垂直方向温度梯度越大;玻璃破碎增大了通风口面积,对通风控制型火灾的温度场有显著影响,靠近通风口处温度略有降低,而远离通风口的火场纵深处温度大幅上升;消防喷水能迅速抑制火场燃烧,降低火场温度,降温速率随喷水灭火时间增长而减小;开始灭火的短时间内,火源附近温度骤降,降温速率最高达到391℃/min。     

地铁内楼梯口处全尺寸火灾实验与数值模拟

建立了地铁实体模型，开展了地铁火灾实验研究，测量了站台与站厅之间的楼梯处的速度和温度等火灾参数。同时利用火灾动力学模拟程序软件对地铁站台火灾进行了数值模拟，研究了地铁站台和站厅连接楼梯处温度和烟气速度的变化趋势，并与实验结果作了对比分析，验证了数值模拟结果的有效性。研究结果可为有效控制烟气在地铁中的蔓延和组织人员疏散提供技术支持。     

复杂开口房间火灾中性层位置的计算

本文建立了复杂开口房间的数学模型,并运用等效窗口面积法对复杂开口条件(门窗同时开启)下房间中性层关系进行了数学推导,对单一开口和复杂开口房间发生火灾时房间门和窗同时开启状态下中性层位置进行求解和比较分析,同时还对不同温度下房间孔洞的烟气、空气质量流量进行了计算和比较;对在室内温度逐渐升高的情况下房间中性层高度的变化进行了研究和分析。从而得出多开口不同开口高度条件下中性层位置的求解方法,温度与中性层高度、烟气质量流量、空气质量流量的关系,以及空气改善系数对烟气、空气质量流量和中性层高度的影响。     

火灾区域模型中压力方程的求解

建筑火灾区域模拟的工作核心有两部分:建立火灾发展过程中各个现象的数学模型;通过求解数学方程式得到室内压力、温度和烟气层高度等火灾参数。其中后者是进行区域模拟软件编制以及火灾风险评估的核心,尤其是压力方程的求解,因为压力是求解其它参数的前提。本文给出了压力方程的求解思路,尤其以单室火灾为例介绍了压力求解的具体方法,最后验证了结果的正确性。