高层建筑外立面U型结构火蔓延的实验研究

针对高层建筑中常见的U型外立面结构,对典型有机保温材料硬质聚氨酯泡沫(PU)进行了小尺度条件下的U型结构竖直火蔓延实验研究,分析了其区别于高层建筑普通结构的竖直火蔓延特性.实验结果表明,U型结构竖直方向火蔓延是一个非稳态的火蔓延过程,其火蔓延速度会随着时间的推进逐渐加速.在燃烧过程中U型结构会产生烟囱效应,促进火蔓延的发展,其强度随着U型结构因子的增大而增大,当结构因子大于1.2时,火蔓延加速过程趋于稳定.     

挑檐抑制PMMA竖直火蔓延数值模拟研究

应用FDS数值模拟软件,建立PMMA竖直火蔓延模型,通过改变防火挑檐长度和宽度,设计一系列工况,对比分析挑檐长度、宽度以及宽长比对竖直火蔓延的影响。结果表明当挑檐长度为临界值时,随宽度的增加,挑檐上方壁面温度与热释放速率均逐渐降低;挑檐宽度为临界值时,随长度的增加,挑檐上方壁面温度与热释放速率逐渐降低;挑檐长度较长时,有效阻火的挑檐宽度随长度的增加而逐渐减小,最后固定不变,最终建立了防火挑檐的临界点与热释放速率的无量纲模型。     

干挂石材幕墙火蔓延数值模拟研究

采用数值模拟技术研究了干挂石材幕墙发生燃烧情况下的火蔓延及羽流特点。通过外部高温辐射源点燃了具有4 cm厚PMMA保温层但保温材料和外层钢板间存在2 cm缝隙下的干挂石材幕墙,对模拟结果的温度场、速度场和热释放速率的分析表明其火蔓延速度较泡沫壁面低,但碳化区形状规则,蔓延路径清晰;虽然热释放速率低,但相对而言火焰高度较高,火焰宽度较小,而且其火羽流呈现点火源的特点。     

凹型建筑外立面火灾烟气蔓延特性研究

为了研究凹型建筑外立面火灾烟气蔓延特性,对高层建筑凹槽内火灾烟气“三场”数值模拟。研究表明:结构因子α（进深与槽宽之比）的变化导致凹型建筑结构内呈现不同的火灾烟气蔓延规律;当α为0~0.4时,建筑凹槽内的火灾烟气无烟囱效应;当α为0.6~1.2时,建筑凹槽内的火灾烟气呈现一定的烟囱效应,其火灾烟气温度场、CO浓度场、扩散速度场变化显著;当α>1.2的,建筑凹槽内的火灾烟气烟囱效应显著。     

树冠火蔓延模型和数值分析

本文计及森林多孔性燃烧床含水量和有机物含量，以及渗流气体的受热膨胀和质量源，建立了树冠火蔓延的一维物理模型，给出火蔓延的控制方程组和定解条件。通过数值分析，得到树冠火蔓延速度特性曲线，研究水份蒸发和有机物热解对树冠火蔓延速度的影响。     

泡沫材料在狭缝空间垂直火蔓延的数值模拟

保温材料的火蔓延特性对建筑防火有重要意义,而其在狭缝等特殊空间结构中的燃烧特性还缺乏深入研究.本文采用CFD模拟技术和并行计算手段对狭缝空间中泡沫材料的竖直火蔓延特性进行了分析研究.计算发现在狭缝宽度为5 -6 cm时,由于侧向补风增强,导致狭缝内存在规则的大尺度涡旋结构.涡旋将火焰向两侧拉扯,而且涡旋强度可以增强狭缝内火蔓延速度.相对开放空间的情况,在狭缝空间中泡沫材料的火焰高度随线热释放速率强度的增加较慢,并且存在最小热释放速率强度.当热释放速率强度小于一定值时,火焰将会熄灭.     

静止环境中可燃固体表面火蔓延特性的实验研究

本文通过模拟实验方法研究静止环境下可燃固体材料表面的火蔓延特性,应用火焰结构显示技术连续观察和记录了固体可燃物表面火蔓延的火行为,并利用温度示踪技术连续考察和分析了固体可燃物表面的火蔓延过程,同时研究分析了燃烧试样类型对火蔓延速率的影响,所得结查物理上合理。     

高层建筑外墙火灾数值仿真研究

采用CFD模型,对某高层建筑外墙火灾进行了仿真分析,考虑了火源位置及风速对火焰沿外墙蔓延的影响,分析结果表明在单点着火的情况下,火灾首先从着火点沿着火面外墙向上及向两侧蔓延,火焰垂直蔓延速度远远高于水平蔓延速度,火灾从单侧向相邻侧蔓延一般首先会出现在建筑顶部区域,然后相邻侧火灾会呈现自上而下的蔓延过程,最终会发展为整个建筑外表面全部参与燃烧的情形。针对以上特点对高层建筑的外墙防火提出了建议。     

通风对综合管廊内电缆燃烧及火蔓延过程影响的数值模拟研究

综合管廊内电缆的火灾燃烧特性一直被国内外学者所关注,然而目前关于通风对电缆燃烧及火蔓延过程影响的研究相对较少。在通风系统的作用下,电缆内部及外部温度分布、热解气体浓度与无通风情况相比有很大的差异,电缆的燃烧及火蔓延过程将会更为复杂。为了研究通风作用下综合管廊内单根电缆的燃烧过程,采用FDS对15 kV交联聚乙烯绝缘铜芯电缆的火蔓延过程开展了数值模拟。通过分析不同风速条件下的电缆火焰形态、各层材料温度、火蔓延长度和热释放速率(HRR)曲线,详细研究了通风速度对综合管廊内单根电缆燃烧及火蔓延过程的影响。结果表明当通风速度不超过2 m/s时,通风能够促进电缆燃烧,电缆表面存在气相火焰,其火蔓延长度、热释放速率峰值等不断增加,此时综合管廊内火灾危险性不断增大;当风速大于等于3 m/s时,通风抑制了电缆燃烧,电缆的火蔓延长度、热释放速率峰值随之迅速降低,电缆PVC层、XLPE层温升的原因是线芯对绝缘材料的热传导,电缆的火灾危险性也随之减小。     

U型和Y型通风采空区瓦斯分布数值模拟

运用Y型通风方式可解决传统U型通风难以解决的上隅角和回风巷瓦斯浓度超限问题.为了对比分析U型和Y型通风采空区瓦斯运移及分布规律,建立了U型通风和Y型通风采空区物理模型,运用Fluent软件对U型通风和Y型通风方式采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)和瓦斯体积分数分布进行数值模拟.结果表明,Y型通风回采工作面采空区漏风流场与U型通风分布有较大差别.Y型通风时工作面端头0～30 m时漏风约占工作面漏风量的50％,且总漏风量较U型通风时多,可避免采空区高浓度瓦斯积聚.采用两进一回Y型通风可从根本上解决上隅角瓦斯积聚和回风巷瓦斯超限问题.     

高层住宅建筑火灾人员疏散仿真研究

基于高层建筑火灾的严重危害,本文在具体分析阐述我国目前高层住宅建筑的户型设计现状后,以长沙市某高层塔式住宅建筑为研究对象,利用人员疏散软件Building EXODUS(V4.06版)和烟气模拟软件CFAST对发生火灾后建筑物的人员疏散和烟气流动情况仿真模拟。研究表明,逃生楼梯的设计位置对高层塔式住宅的人员疏散效率影响较大;在发生紧急情况后,事前是否进行过疏散演习和事中的人工干预引导疏散对保障高层住宅建筑火灾居民的生命安全尤为重要;高层住宅建筑火灾,起火楼层越底,伤亡越大。     

高层建筑火灾救援力量研究

随着我国城市建设的快速发展,建筑正不断地向高空发展,城市高层、超高层建筑的数量日益增多。然而,高层建筑在朝向现代化、大型化和多功能化发展的同时,也由于楼层高、功能复杂、设备繁多,在火灾发生时不能像一般建筑从外部灭火,给扑救工作和人员疏散带来了困难。本文作者对火灾进行了分类分级,建立了火灾蔓延模型,依据高层建筑火灾发生发展的一般特点和基层中队进行灭火救援的基本要求,针对不同过火面积等不同情况,提出了高层建筑火灾第一救援力量调派方案,建立了增援力量模型,有利于快速生成救援力量方案,为消防队有效调度和科学利用消防资源,以最小的代价、最大限度的减轻人民生命财产损失和实现快速灭火提供了有力帮助。     

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...     

高层建筑火灾时走廊-前室缓冲区效果数值模拟研究

高层建筑火灾时,正压防烟带入的大量新鲜空气被送入着火层并稀释了烟气,降低了机械排烟效率.提出设置高层建筑条形走廊-前室缓冲区的设想,采用双方程κ-ε模型,对设置缓冲区后排烟效果的影响进行了模拟和分析.结果表明:建有前室缓冲区后,前室内烟气的平均质量分数远小于4.6％,前室在较长时间内处于安全状态.从走廊扩散至竖井的烟气分别经过走廊、前室两次降温,温度下降明显,在竖井中容易形成滞止状态,使其向上方其他楼层扩散的趋势降低,对整栋楼内人员疏散而言更为有利.     

贵州黔南州高层建筑消防安全调研与防火策略

对贵州省黔南州145栋现有高层建筑消防设施、消防装备、市政供水能力、居民的防火意识、自救能力等相关消防安全问题进行调查,将存在的问题进行了归类总结。结果显示黔南州高层建筑消防设施完好的只占总调查高层建筑的33.1%,大部分高层建筑存在不同程度的消防安全隐患,消防设备有待完善,居民的防火意识有待提高,黔南州高层建筑消防安全形势不容乐观,本文针对存在消防安全隐患的问题进行了分析,并提出了高层建筑防火策略。     

典型结构走廊火灾烟气流场的数值模拟研究

选取条形、L形、T形和环形走廊4种典型建筑结构为研究对象,使用火灾模拟软件FDS对4种典型结构的走廊发生火灾时的烟气流动规律进行了分析。初步得出建筑结构对于火灾烟气的流动和温度分布的影响:对于有封闭转角处的L形和环形走廊,转角处受到建筑封闭结构的阻碍和反浮力作用,热烟气易积聚;而无论何种形式的走廊,都会由于壁面限制和反浮力作用造成走廊末端热烟气的积聚;T形走廊交叉口处流通性较好,相对安全;这些容易造成烟气积聚的走廊转角和走廊末端的温度也会有所上升,而现在很多连接走廊的疏散楼梯都设置在走廊两端,反而不利于人员疏散。因此这些地方应引起重视,加强防火排烟措施。     

建筑物通道内火灾烟气运动的数值模拟

发生在各种长通道内的建筑火灾受到人们越来越多的关注.研究此类火灾烟气运动的特点,对于发展火灾烟气控制技术,减少烟气对人员的伤害具有重要的意义.应用场模拟方法,对有自然通风的建筑物通道内的火灾烟气运动进行了数值模拟.模拟得到的通道内烟气温度的分层分布与实验数据基本相符合,烟气对环境空气卷吸量的计算值也与已有经验关系式的结果相一致.利用数值模拟还研究了释热率对通道内火灾烟气运动的影响.结果表明,在有自然通风的条件下,释热率的增大对通道上层热烟气的温度和速度有较明显的影响,导致火灾的危害性变大.     

高层民用建筑火灾风险综合评估系统研究

为构建更为完善、科学的高层民用建筑火灾风险评价指标体系,并进而建立未确知C-均值聚类模型,对高层民用建筑火灾风险状况进行综合评价,以确定其发生火灾的危险性等级.首先针对目前高层民用建筑火灾风险评估研究存在的不足,提出总体思路.然后,基于危险源辨识,结合《高层民用建筑设计防火规范》,运用事故致因分析及专家调查等方法,分析影响高层民用建筑火灾发生的各种不确定性因素,建立了高层民用建筑火灾风险评价指标体系.在此基础上,根据高层民用建筑火灾风险评价的特点,引入未确知C-均值聚类智能化方法,建立了基于未确知聚类的高层民用建筑火灾风险综合评估模型,并进行了实证分析.结果表明,提出的高层民用建筑火灾风险综合评价系统可以保证高层建筑火灾风险评估的准确性.