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.     

考虑人员伤亡的高校宿舍火灾风险评估方法研究

为提高高校宿舍楼火灾应急疏散效率,以某高校宿舍楼为例,建立可用疏散时间(ASET)概率密度函数的三角分布模型,并利用FDS软件进行火灾模拟,得到函数中各参数值;运用Pathfinder软件对人员疏散进行模拟,得到火灾未疏散人数与时间的函数;通过对上述2个函数的乘积进行积分,得到不同火灾场景下的伤亡人数。结果表明:影响火灾临界时间的主要因素是火灾能见度和烟气层温度;宿舍楼中部火灾发展速度快于两侧;人员性别、意识状态及火灾探测报警情况对疏散时间和效率影响程度不同。研究结果可为应急疏散及宿舍楼人员预期火灾风险评估提供依据。     

基于火灾动力学模拟的古建筑火灾探测器布置研究

为尽快发现和控制火灾,使古建筑的消防投资更经济有效,需进行试验研究。但古建筑不能进行现场试验,通过基于火灾动力学的场模拟软件FDS5.0,以山西圣母殿为例,建立物理模型,模拟火灾发生、发展过程,得出火灾烟气蔓延过程中浓度和温度随时间变化的不同分布。通过对模拟结果分析,对圣母殿中感烟和感温2种火灾探测器进行合理有效的布置,经过数据检验,在最短时间内报警系统有效报警。结果分析表明:不论着火点在建筑的什么位置,只要合理的设置和组合火灾探测设备,就能在第一时间发现火情。证明了软件模拟的方法对古建筑消防设施设置方式的可行性。     

建筑火灾模拟模型设计

数值模拟是火灾科学研究中的一种重要方法。本文描述了建筑火灾模拟模型的建模思想和方法，该思想可用于研究建筑火灾过程规律、新的火灾安全方案或策略的工作效果和经济性分析，模拟模型可以给系统性能和火灾防治经济性以定量说明。并对在建模中存在的问题进行了探讨．     

CFAST软件在建筑物火灾区域模拟中的应用

传统的消防预案无法充分和直观地表现建筑物空间结构,火灾模拟可以在一定程度上满足对火灾预测的需求。运用CFAST 6.0.7区域模拟软件对某建筑物单层工程实例进行火灾模拟,得出了在烟气层下降高度、上部烟气层温度、下部烟气层温度及烟气层中CO含量等火灾参数随时间的变化情况,分析了该建筑物的火灾危险性,进行了安全评价,为消防人员制定火灾救援预案提供参考。     

高层建筑管道井内烟气运动大涡模拟

采用火灾过程的场模拟理论,以大涡模拟为基础,分析了火灾烟气流动过程的动力学特征;为了验证大涡模拟数值方法的准确性,针对Mercier和Jaluria竖井内的实验工况进行了模拟研究,其模拟结果与试验结果吻合较好,表明大涡模拟可以较好地预测竖井内烟气流动情况;通过设定不同的火灾场景,对不同火源功率和不同几何尺寸条件下管道井内烟气的流动过程进行了数值模拟,其结果给出了不同的几何尺寸和火源功率对管道井内所形成“烟囱效应”的影响情况。笔者的模拟和研究表明:大涡模拟可较准确地预测高层建筑管道井内烟气的流动状态,对高层建筑的防火设计具有指导性作用。     

概率火灾安全分析方法研究

为分析和评估火灾对设备、建筑物等敏感目标结构安全的影响,结合化工定量风险评估方法和气体爆炸概率安全分析方法,提出概率火灾安全分析策略和实施流程。该方法包括火灾危害辨识、泄漏速率计算、火灾后果模拟、频率分析、绘制频率超越热载荷曲线、结构响应分析等关键步骤。以某柴油罐区为例,通过频率分析和火灾模拟,绘制出频率超越热载荷曲线,假定火灾风险可接受准则为10-4/a,求得对应的可信热载荷为21 kW/m2,并以此值作为结构热响应分析的输入参数。火灾概率安全分析方法侧重于描述火灾热辐射强度及其对应的发生可能性,判定敏感目标遭遇的可信火灾热载荷强度和结构热响应行为,评估消防减灾措施效果,确保结构完整性和可用性,不评价工艺系统潜在火灾风险的高低。     

横向电缆火灾试验与区域模型数值模拟

基于自然通风条件下受限空间内的横向1、2、3和4层电缆燃烧试验,验证双区域模型模拟横向电缆火灾动力学过程的可靠性。首先,根据横向电缆火灾试验中测量的室内温度场的变化,证明横向电缆火灾过程基本符合双区域模型假设。然后,比较区域模型预测值与试验测量值,得到了区域模型预测的误差范围为0.004~0.169。研究表明,双区域模型能够可靠地模拟室内横向多层电缆火灾过程。此外,基于间隔0.15 m的4层电缆的燃烧,研究了区域模型火源设置(即设置1个火源和设置4个火源)对模拟结果的影响,结果表明,设置为1个火源得到的最大误差达31.1%,而设置为4个火源的模拟结果相对更加可靠,其误差不超过6%。因此,对横向多层电缆火灾过程的区域模型预测,建议将每层电缆设置为单个火源。     

相邻木结构建筑火灾蔓延临界值研究*

为研究相邻木结构建筑火灾由已燃建筑传递至未燃建筑的临界值,利用突变理论与数值模拟分别研究相同条件下贵州省典型木结构建筑火灾发展过程中发生突变现象的临界值,并采用实验手段对前2种方法所测得的结果进行验证,从而证明尖点突变理论在相邻木结构建筑火灾蔓延临界值预测中的可行性与有效性。建立描述相邻木结构建筑火灾发展过程的能量守恒方程,通过对能量守恒方程的推导,得到相邻木结构建筑火灾突变势函数。结果表明:在相邻木结构建筑火灾发展过程中,火焰由已燃建筑传递至未燃建筑这一过程具有尖点突变的特征,计算出的火灾蔓延临界值为892.2 K;根据数值模拟找到已燃建筑传递至未燃建筑的状态,此时的临界值为881.5 K:2组简易实验测得的临界温度分别为903.2,889.8 K,与突变理论预测值和数值模拟结果相比,3种方法误差不大,因此可认为利用尖点突变对相邻木结构建筑火灾突变临界值进行预测具有可行性。     

地下商业街建筑人员疏散预测

利用网络控制原理地下商业街建筑人员疏散行为进行模拟,建立疏散预测模型,通过计算机软件的开发预测建筑人员疏散所需时间动态模拟疏散过程。并根据预测结果对建筑方案及疏散计划方案加以修改完善,以保证建筑中所有人员在火灾发生时得以安全疏散。     

基于情景的建筑火灾风险分析方法及CFAST软件应用

提出基于情景的建筑火灾风险分析方法,它通过3个步骤即起火分析、确定未来情景集和确定风险分析结果来计算建筑物火灾风险大小。从一个建筑单体出发,通过过程模拟的手段得到其未来可能会出现的各种"情景",计算各"情景"中的指标,通过综合分析得到风险分析的结果。并通过算例说明了基于情景的火灾风险分析方法的实现过程。最后通过分析北京市近几年的火灾历史数据、设定影响火灾发展的各种因素和CFAST软件模拟的手段,得到建筑火灾年期望损失率作为风险的度量值。     

KFR-2特种饰面型防火涂料的热解动力学分析

利用梅特勒TA4000,25-TC15型热分析仪对KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料进行了TG和DSC分析,研究了KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料的降解过程.在分析动力学理论模型基础上,分析数据,确定了KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料的热力学参数,活化能.通过分析比较得出,与普通乳胶漆相比,KFR-2特种饰面型防火涂料由于添加了阻燃成分,使活化能显著提高,热稳定性明显加强,体系耐热性能好,阻燃效果明显.     

Simulation analysis of fire truck scheduling strategies for fighting oil fires

Emergency response is an important measure to reduce the loss of any major fire and prevent its escalation. There may be many fire trucks participating in the fire-fighting at the same time, and the scheduling of them will affect the fire-fighting efficiency and thus, capacity. This work focuses on the cycle process of fighting fire and refilling water of fire trucks, and analyzes and compares the scheduling strategies of the fire trucks. The simulation tool eM-plant is utilized to model the fire-fighting process. In view of the emergency response in relation to a chemical fire accident and to prevent its escalation, strategies in the analysis consider the allocation of fire trucks according to the distance of hydrants, the distribution of fire trucks according to the number of fire hydrants, etc. The results of this paper show that an even distribution of fire trucks leads to a good performance, but can be further adjusted to find a more optimal strategy. This study provides guidance for fire truck scheduling in case of emergency response.     

火灾下大空间结构温度场的数值模拟分析

大空间结构近年来在我国得到了迅速的发展,然而,我国原有防火规范常常无法满足该类结构防火设计的需要。目前性能化设计方法是防火研究领域的发展趋势,而结构内部温度场的准确计算与否是其中非常关键的重要环节。笔者利用流体动力学计算软件FLUENT对不同火灾曲线和火源功率下,典型尺寸模型的温度场随时间与空间的分布情况进行了计算模拟,并与我国《钢结构防火技术规程》(征求意见稿)中近似公式计算结果相对比,同时对规范中未规定的火源功率可否使用已知值采用线性插值方法求解进行了讨论,并深入分析了此简化计算公式存在的局限性。     

基于Matlab的火灾探测报警系统可靠度Monte Carlo仿真

介绍了火灾探测报警系统的结构,指出了火灾探测报警系统失效原因,针对火灾探测报警系统的特点,确定了蒙特卡洛可靠度分析法.给出了系统的概率模型,确定了在Matlab下应用Monte Carlo方法对火灾探测报警系统的可靠度进行仿真的具体步骤,得到火灾探测报警系统可靠度仿真曲线.将仿真结果与试验结果相比较,基本一致,验证了该仿真方法能正确描述火灾探测报警系统的可靠度随使用寿命的变化规律,为进一步应用该方法来分析火灾探测报警系统的的各可靠性指标提供了理论基础.     

双火源对隧道火灾临界风速影响的数值研究

为研究双火源隧道火灾所需临界风速的变化规律,利用火灾动力学软件FDS模拟了三种双火源隧道火灾,即两等火源功率的火灾、上风流火源功率较大火灾、上风流火源功率较小火灾。根据各火灾情景下所得临界风速u_(cr),分析两火源距离d、火源功率、上下风流位置关系对临界风速u_(cr)的影响规律。结果表明:随着两火源距离d的增加,所需临界风速u_(cr)逐渐减小,当两者达到临界距离d_x时,临界风速u_(cr)为稳定值,该值由两火源上下风流位置关系和总火源功率共同决定;同种双火源火灾随着总火源功率增大,所需的临界风速u_(cr)增大;随着两火源间距离d增大,各双火源火灾所需临界风速u_(cr)的减小幅度不同;两火源距离d为零时,所需临界风速u_(cr)略大于同火源功率的单火源火灾所需的临界风速。     

基于Pathfinder的商场人员疏散仿真

商场中的人员疏散是一个复杂的过程。运用人员疏散仿真软件Pathfinder 2012对某商场在紧急情况下人员的安全疏散进行研究,重点讨论借用防火分区防火门进行疏散对疏散效率的影响。模拟结果表明,借用相邻防火分区进行疏散可以有效提高单个防火分区的疏散效率,但如果在相邻防火分区防火门处出现相向流则会降低整体的疏散效率,并且随着人数的增多变得更加严重。因此,应定期针对商场员工开展疏散演练等相关培训,增强员工疏散引导的能力,避免疏散过程中出现行人相向流,最终提高商场人员疏散的效率。     

预应力预制叠合楼板耐火性能参数分析

在合理选择混凝土和预应力筋材料的热工参数、高温力学参数的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立底面受火的预应力预制叠合楼板的高温热力学模型,计算结果得到已有试验结果的验证。对影响预应力预制叠合楼板高温力学性能的各参数进行有限元分析,结果表明:荷载水平和耐火保护层厚度对叠合楼板耐火性能的影响显著,混凝土强度、预应力筋截面配筋率等参数对叠合楼板的耐火性能影响较小,可以忽略不计;耐火保护层厚度一定时,叠合楼板的耐火极限随荷载水平的提高而降低;荷载水平一定时,叠合楼板的耐火极限随耐火保护层厚度的增加呈非线性提高。在ISO-834标准火灾作用下,叠合楼板跨中挠度变化率速率大于L2/(9000d)可作为其达到耐火极限的判别标准。选取荷载水平、混凝土保护层厚度两个重要影响参数进行分析,提出了叠合楼板的耐火极限取值建议,为预应力预制叠合楼板的抗火设计提供技术参考。     

性能化防火设计中的火灾危险源分析及设定火灾

火灾危险源分析和设定火灾是进行性能化防火设计的基础也是一个十分重要的环节。客观地对火灾危险源进行辨识与分析,准确地设定火灾并选取合适的火灾热释放速率随时间变化的曲线,才能使得整个性能化防火设计达到预期的目标。通过结合实例介绍了危险源分析经常遇到的两种情况和典型的四种设定火灾类型,以及它们各自的分析计算方法。