不同通风方式下地下环形受限空间火羽流卷吸特性研究

地下环形受限空间作为一种新型的地下公共交通系统,火灾已成为其安全使用的最大威胁。火羽流卷吸运动机理研究是进行火灾风险评估、防排烟设计的重要基础。采用数值模拟、理论分析方法,研究了不同通风方式、火源位置共同耦合作用下地下环形受限空间火羽流卷吸特性的机理;定量分析了9个火灾场景,即主干隧道、出入口支路隧道、交叉路口隧道三种火源位置在横向、半横向、纵向不同通风方式下的火羽流在受限空间顶棚的温度、烟羽流高度和火羽流CO浓度的变化规律;最终提出了当火源位置位于主干隧道时,半横向通风方式最佳,火源位于出入口支路隧道时,横向通风方式最佳,火源位于交叉路口隧道时,纵向通风方式最佳;为提升地下环形受限空间整体的消防安全性能,其排烟方式应采取多种排烟方式的组合。本研究可补充现有受限空间火灾动力学理论,为地下受限空间火灾烟气控制、人员疏散以及火灾综合防治提供理论依据。     

不同吊顶形式的地铁站台火灾人员疏散环境分析

以西安市某地铁车站岛式站台层为研究对象,利用火灾动力学模拟软件FDS,构建了3种不同吊顶形式(平板式、方形内凹式和格栅式)的站台层物理模型,在站台层5 MW火灾的情况下,对各个模型下烟气蔓延过程、吊顶层温度分布、人眼特征高度层温度分布、CO浓度分布和楼梯口处风速等与人员疏散环境相关参数进行了数值模拟,对比分析了3种不同吊顶形式下地铁车站站台层火灾的排烟效果。结果表明:方形内凹式吊顶可有效减缓烟气蔓延过程,降低楼梯口外侧烟气浓度,但会造成温度和CO浓度分布的局部波动;格栅式吊顶能提升烟气层高度,使人员疏散在火灾前中期处于更为安全的环境中,但烟气层过高不利于排烟口排烟。     

隧道火灾烟气流动的数值模拟研究

为了研究隧道发生火灾时烟气温度、浓度的分布规律,本文运用FDS火灾模拟软件进行了隧道火灾数值模拟试验,通过设置改变隧道入口的风机风速来考察对烟气流动的影响,并根据模拟结果,有针对性地提出了合理的控制方案,以为有效控制隧道火灾提供理论指导。     

高层建筑楼梯间不同自然排烟方式对烟气流动特征影响的数值模拟

高层建筑发生火灾时,疏散通道内的环境安全是重中之重。以马鞍山市某13层办公楼为原型,基于火灾动力学的理论,利用FDS火灾仿真软件对其楼梯间发生火灾时烟气流动特征进行了数值模拟,分别研究在楼梯间底部、中部、顶部起火时,在不同自然排烟开窗方式下烟气的流动规律,并根据模拟结果探讨了在楼梯间底部起火时,CO浓度和温度的分布规律,从而得出最佳的自然排烟的开窗方式,以减少烟气等有害气体对楼梯间疏散环境的影响,可为人员疏散及现场救援等决策提供参考。     

室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的试验研究北大核心CSCD

室内步行街内可燃物众多、人员密集,又存在特殊的狭长结构,一旦发生火灾,往往会导致建筑内局部温度急剧升高,同时火灾产生的高温烟气会快速在整个建筑内蔓延且难以排出,极易造成大规模的人员伤亡和财产损失。通过全尺寸火灾试验研究了4种不同机械排烟模式下室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的变化规律。结果表明：房间内天花板下方火灾烟气温升随时间的变化存在明显的稳定阶段,该稳定阶段在点火后的出现时间与机械排烟模式、火灾烟气蔓延方向以及距火源的距离有关;机械排烟系统的开启对房间内通风控制火灾燃烧的促进作用大于对火灾烟气的冷却作用,进而使火灾烟气温度升高;机械排烟系统对火灾烟气蔓延速度有限制作用,但不同方向火灾烟气蔓延速度的变化需要综合考虑机械排烟模式、排烟口的位置以及火源功率的变化;现有的挡烟垂壁设置难以有效限制火灾烟气的蔓延速度,需要进行改进以保障人员的安全疏散。     

带式输送机封闭通廊火灾特性研究

为研究带式输送机封闭通廊火灾烟气蔓延、温度及CO分布的影响因素,以某冶金企业厂区内一条运煤的封闭通廊作为研究对象,运用数值模拟方法,重点模拟了不同风速条件下封闭通廊内火灾烟气蔓延、温度和CO浓度的分布状况及其影响因素,并对封闭通廊侧壁开窗和设置喷淋系统后的温度分布进行了模拟分析。结果表明:纵向通风能抑制火灾烟气向封闭通廊内火源上游的蔓延,但加快了火灾烟气向封闭通廊内火源下游的扩散,同时有利于热量和CO的向外排出,延缓封闭通廊顶部达到钢结构临界温度所需的时间;封闭通廊侧壁设置窗户对高温火灾烟气向外扩散有积极的作用,但对火灾的抑制作用不如加装喷淋系统明显。     

自动挡烟垂壁对隧道火灾的控制研究

为了了解自动挡烟垂壁对隧道火灾烟流的影响,本文借助火灾模拟软件FDS,采用对比分析法,以武汉市过江隧道为背景进行模拟试验研究,结果表明火灾时自动挡烟垂壁对隧道内的烟气扩散和温度分布都有较好的控制效果,还可以减小横向风速对上层烟气的干扰和烟气回流,可以作为控制隧道火灾的一种有效方法.     

侧部排烟隧道低位排烟口优化设计北大核心CSCD

引入低位排烟口概念,构建以隧道排烟效率η、隧道拱顶温度T、隧道清晰高度处烟气温度Tz和隧道清晰高度处能见度Vz4个评价指标组成的隧道火灾烟气控制效果评价模型,并采用FDS数值模拟软件探究低位排烟口在隧道火灾中的排烟有效性及工程设计参数。结果表明：低位排烟口下缘距地面高度越低隧道排烟效率越低,低位排烟口下缘距地面高度为1.5 m及以上时符合隧道内部排烟要求;通过增大排烟口间距或增大排烟口面积均有利于提高低位排烟口总排烟效率;确定符合隧道火灾控制评价指标的低位排烟口下缘距地面高度为1.5 m,排烟口间距为60 m,排烟口尺寸宜取4 m×0.8 m(排烟口面积S≥3.2 m2)。     

积分比值法计算室内火灾烟气层分界面高度值的研究

在室内火灾双区域模型中,对火灾烟气层分界面高度值的判定具有重要意义,对其计算方法进行了研究。鉴于烟熏痕迹法和N百分比法存在的主观性和经验性的局限,介绍了一种积分比值法,给出了计算公式并采用Fortran95实现了编程计算。通过FDS5.0模拟了一种火灾场景,根据模拟得到的不同高度处的温度均值,应用积分比值法计算出了烟气层高度值,并将其与模拟得到的烟气层高度值进行了比较,结果表明两者较为吻合,应用积分比值法计算烟气层高度是可行的、准确的。     

地铁区间隧道火灾烟气流动特性对人员疏散影响的数值模拟

基于火灾动力学理论以及隧道火灾的特点,利用FDS软件对地铁区间隧道火灾进行数值模拟,分析了B型地铁列车中部起火、并在区间隧道内就地疏散的条件下,两侧车门同时开启和一侧车门开启时对火灾烟气流动特性的影响,得出两种情况下纵向疏散平台处的能见度、温度、CO浓度随时间的变化规律,并探究两种情况下火灾烟气对人员疏散的影响。结果表明:两侧车门同时开启时,在150 s出现危险状态,而一侧车门开启时,在100 s出现危险状态,同时疏散平台处的温度、CO浓度普遍较高,能见度较低;相比之下,地铁列车发生火灾时,两侧车门开启有利于人员的安全疏散。该研究可为地铁区间隧道火灾时的人员疏散和紧急救援提供依据。     

基于EDC模型的含HCN火灾烟气数值模拟及毒性评价

在大涡模拟中嵌入湍流涡耗散概念(EDC)模型,可实现全尺度火灾过程中复杂化学反应的数值模拟及毒性气体产物的捕集。利用新模型对某沙发作坊火灾场景进行数值重构,并利用N-GAS模型评估火灾烟气的毒性,研究氰化氢(HCN)对火灾烟气毒性的影响。结果表明:全尺度火灾场景中基于EDC模型的火灾烟气数值模拟具有可行性;火灾烟气毒性评价显示人员死亡的主要原因是烟气毒性作用,并非高温灼烧,与火灾调查结果一致;含HCN的烟气毒性评价值超出不含HCN的烟气一个数量级,且超出危险临界值1.0;HCN的存在极大地增加了火灾烟气的毒性,表明其对多组分火灾烟气毒性有重要影响。     

地下车库火灾烟气运动的数值模拟

以CFD软件PHEONICS为基础,采用SIMPLE算法求解N-S方程,对地下车库火灾中烟气的流动、传热与燃烧过程进行数值模拟,得到着火空间的浓度场、速度场及温度场分布等。通过对两种条件下(侧排系统、顶排系统)火灾烟气运动的数值模拟,得出相同条件下顶排系统的排烟性能明显优于侧排系统的结论。     

数值仿真技术在在建高层建筑物火灾中的应用

在建高楼火灾灭火困难。在建高楼灭火以及人员疏散的关键在于对灾变条件下在建高楼火灾参数变化的正确预测,特别是火焰、烟气蔓延范围、烟气浓度变化以及有毒气体的扩散范围等参数的预测。为了获得在建高层建筑物的火灾参数,论文利用美国国家标准和技术研究院（NIST）开发FDS（Fire Dynamics Simulator）软件,建立在建高楼模型,对高楼火灾进行全尺寸模拟,通过对模拟实验数据处理和分析,给出了在建高楼发生火灾时烟气浓度和氧气浓度纵向温度的变化规律以及不同方向风速对火灾的影响,提出一种阻火方案,并验证了它的阻火效果,为防灾减灾和消防决策提供有力的依据。     

城际铁路地下站房烟气控制及疏散安全研究

针对城际铁路地下站房空间受限、人员疏散出口较少和排烟困难等特点,从排烟方式、防烟分区、排烟量计算、楼梯口风速控制方面论述了城际铁路地下站房的烟气控制策略。结合典型工程案例,采用FDS模拟论证了烟控系统的有效性,并对比分析了两种楼扶梯口挡烟措施的优劣;采用pathfinder软件模拟了不同场景下人员的疏散安全性。结果表明:在楼扶梯口设置自动挡烟垂帘的挡烟效果优于采取防火玻璃(门)分隔,在提出的烟控策略有效的条件下,能够保证人员疏散安全;分析方法对同类工程的消防设计具有参考意义。     

利用计算机模拟研究地铁火灾气温控制

分析了地铁火灾中烟气运动的物理模型和数学模型，并结合工程实例，对地铁隧道内发生火灾情况下，各种通风方案进行计算机模拟。并确定了最佳紧急通风方案。     

室内吸烟后烟气污染的数值模拟研究

室内吸烟后产生的烟气污染对吸烟者和被动吸烟者的危害不能忽视,研究吸烟后室内烟气浓度的分布,对了解与控制吸烟对环境污染危害有重要意义。使用火灾动态模拟器FDS研究室内不同的吸烟环境下烟气污染情况,得到室内烟雾的分布及扩散规律。通过对比分析不同工况下CO的浓度发现:若密闭的房间内3人吸烟时间0.5 h,室内烟气中ρ(CO)接近10 mg/m~3;门窗附近空气对流较强,烟气浓度较高,远离门窗,可减少被动吸烟;开窗与加装排风扇可以降低排烟浓度,但位置应该在1.5 m以上,才能取得更好的效果。     

基于FDS的高校宿舍火灾数值模拟

采用美国国家标准和美国技术研究院(NIST)开发的FDS软件,建立了高校宿舍火灾模型,对宿舍火灾进行全尺寸模拟,通过模拟试验给出了火灾发生过程中烟气运动、温度变化和氧气浓度变化的规律.     

地铁车厢内部火灾烟气流动规律的数值模拟研究

基于LES理论,以合肥地铁车站为原型,建立了地铁车厢内部火灾烟气流动的三维数学模型,利用FDS软件对地铁车厢内部火灾进行了数值模拟,分析在车厢内空调开启的情况下,火源面积大小以及车厢门开启与否对车厢内温度和烟气流动的影响。结果表明:在假定的条件下,随着火源面积的增加,车厢内的温度增加、能见度降低也即烟气浓度增加;车厢门关闭时,在火灾开始50s后,车厢内温度和能见度均达到威胁乘客生命安全的水平;车厢门开启后,由于车厢内压强大于外环境压强,着火车厢内烟气迅速向车厢外部溢出。该研究结果可为地铁车厢火灾人员的安全疏散提供依据。     

巷道内粉尘二次飞扬规律的数值模拟研究

针对巷道中沉积粉尘二次飞扬的现象,利用数值模拟的方法对粉尘二次飞扬进行了研究,分析了巷道内粉尘二次飞扬的极限风速与扬尘粒径之间的关系,从而为矿井通风除尘提供一定参考依据,给矿井工人创造良好的工作环境。     

核电站技术廊道内火灾场景下人员伤害事故应急救援路线优化研究

核电站技术廊道空间狭长曲折,如果在火灾情景下再发生其他人员伤害事故,将会严重影响应急救援效率.为有效了解核电站技术廊道内火灾危险性及烟气蔓延情况,合理规划火灾场景下的应急救援路线,首先基于对某核电基地的实地考察和调研,在核电站现场挑选2处火灾事故危险性最大的着火点,应用FDS软件模拟分析了该核电站技术廊道内火灾烟气蔓延...