通风开口对轰燃影响的数值模拟

轰燃是建筑火灾中的一个重要的火现象,室内局部火的发展过程中,热烟气向水源基底辐射,在一定条件下会产生正反馈,导致热烟气温度和火源释放速率急剧增加,从而转变成遍及整个房间的大火,轰燃的产生与否受到很多因素的影响,尝试利用CFAST对轰燃现象进行数值模拟,讨论了不同的通风开口条件对轰燃发生时热烟气温度和热释放速率的影响,计算机结果表明,当开口面积固定时,竖直开口比水平开口需要更大的火源释热速率,另外也指明了,多数情况下用CFAST对轰燃进行计算是可能的,但在某些临界条件下计算会终止。     

室内家具轰燃的实验研究

室内一旦发生火灾 ,轰燃出现之快慢是人们在有限的逃生时间和有限逃生能力下能否安全逃脱灾难的关键因素。笔者对室内典型家具的轰燃现象进行了实验研究 ,利用实验方法成功地观测到室内家具轰燃的全过程。介绍了轰燃实验的设计方法、实验的测量方法。大量的建筑室内家具轰燃实验 ,仍很难给出室内家具材质的轰燃准则和判别条件 ,对此应进一步开展研究工作。     

室内火灾轰燃的影响因素研究

本文主要介绍了室内火灾的有关理论,利用小规模火灾实验箱研究轰燃的影响因素,包括:有机玻璃放置位置的不同对轰燃的影响;在同一位置,相同质量、不同堆积方式的有机玻璃燃烧对轰燃的影响;通风口大小和高度对轰燃的影响以及内衬材料热惯性对轰燃的影响。     

室内木质吊顶轰燃过程分析

针对高温烟气引起建筑物问题,建立了室内烟气传热模型,通过辐射与对流传热计算,得到了木质吊顶的温升随时间变化的关系。通过热解实验,得到了三合板的失重曲线图;计算了其热解动力学参数活化能E和频率因子A;在此基础上计算了吊顶随时间的失重百分比。采用Lechteilier法则对热解可燃气能否达到可燃界限,发生轰燃,进行了预测。结果表明,对于800℃烟气,10min后,吊顶壁面温度可达到435℃,析出的可燃气将发生轰燃。     

建筑火灾中轰燃现象的突变分析

建筑火灾中轰燃现象是一种典型的突变过程。本文利用数学方法推导出轰燃的突变动力学，首先给出基于能量平衡方程的轰燃模型并构建其突变簇方程，然后讨论系统控制因子和实际工况之间的关系。结果发现建筑火灾中轰燃现象的突变形式是燕尾突变。     

基于热解动力学的有限空间轰燃预测模型

对建筑物中常见的几种可燃物：塑料、硬纸板、布料、三合板、木板等，进行了热解实验，给出了其失重曲线，并导出了热解反应动力学参数——活化能E和频率因子A。建立了基于热解动力学方程和特征浓度的有限空间轰燃预测模型，并给出了计算实例。     

室内火灾升温速率的试验研究

在大量试验数据的基础上,通过分析室内火灾热烟气层温度的变化,研究了热烟气层的升温速率与内衬材料的热惯性、开口的通风因子、燃料面积及热烟气层温度本身等因素的关系,并对研究结果在实际消防工作中的应用进行了初步探讨。     

基于支持向量机的室内轰燃预测模型研究

为对室内轰燃进行准确预测,针对室内轰燃样本的不足在一定程度上制约了其应用,为此运用SVM技术构建室内轰燃预测的数学模型。在小样本条件下,应用工具软件LIBSVM进行仿真,并将SVM模型预测结果和人工神经网络预测结果进行对比。结果显示,SVM技术能较好地解决小样本和模型预测精确度之间的矛盾,SVM模型其预测精度及可行性高于神经网络模型。实例表明,由于室内火灾受多种因素影响,传统的预测方法存在一定的局限性,而SVM模型预测法预测的结果与试验结果比较一致。     

轰燃前火灾温度方法的研究

在预测室内轰燃前火灾温度的多种方法中,McCaffrey等人的方法比较典型.轰燃综合预测法是在其基础上引入了内衬材料的热惯性.在总结前人的研究方法的基础上,从数据处理和理论分析上都进行了合理的改进,提出了估计室内轰燃前火灾温度的新方法.     

室内天然气泄漏扩散数值模拟及试验验证

为研究厨房内泄漏天然气的浓度分布及其变化规律进而分析评价其危险性,通过Gambit软件建立一个典型的住宅厨房几何模型,采用Fluent软件模拟灶具软管脱落导致天然气泄漏时,在厨房门不同开度状态下厨房内天然气浓度场及可燃区域分布。模拟结果表明:门开度越大,室内可燃区域体积越小,天然气浓度分布趋于稳定的时间越短,稳定时天然气浓度越低,厨房内出现较大可燃体积所需的泄漏时间越长;当门全开时,厨房内不会出现可爆空间。搭建一个小尺寸的厨房实物进行泄漏试验,同时进行天然气浓度的实测和Fluent模拟,模拟结果与实测结果基本吻合,从而验证Fluent模拟的有效性。     

Full-scale experimental and numerical analysis of water mist system for sheltered fire sources in wind generator compartment

Through a series of full-scale fire experiments and numerical simulations, the effectiveness of water mist system on wind generator could be estimated, and compared with fire parameters, such as exposed or unexposed fire sources, number of nozzles, un-sheltered or sheltered fire sources, and fire source location.The experimental study found that the position of the water mist nozzles and whether the flames inside the oil pan are covered have a significant influence on overall extinguishing efficacy. The water mist system proved to have sound effectiveness on fire suppression in wind generators with sheltered fire source.According to FDS simulations of water mist systems, the simulated temperature curve declined more significantly than that for the actual measurements, indicating that the cooling effect of the simulated water mist was better. However, simulations were used for a situation where water mist was unable to directly extinguish the fire. Analysis of the simulated airflow showed that an opening caused the water to discharge outwards and the airflow was disturbed by the outside; thus, the extinguishing effect was poorer. There was less water with a sheltering object, and thus the extinguishing effect was poorer.     

黄磷储罐火灾临界安全距离理论分析与数值模拟

基于建筑防火隔离带的设计理念,研究了黄磷储罐临界安全距离的计算方法,将黄磷储罐火灾简化为罐内池火模型,通过理论计算和数值模拟黄磷储罐火灾周边热辐射分布,根据目标可燃物接受到的临界辐射通量是否大于或等于10 kW/m2来确定临界安全距离。研究表明：临界安全距离可通过火焰对目标可燃物接受到的临界辐射通量求得,且理论计算和数值模拟计算获得的临界安全距离基本一致。对于黄磷储罐火灾的防治具有一定的参考价值。     

南京长江隧道火灾数值模拟

以南京长江隧道为研究背景,运用火灾动力学模拟软件PYROSIM建立实体物理模型,并将空间划分为0.1 ×0.1 ×0.1m3的网格,对南京长江隧道火灾过程中的纵向通风进行模拟计算.定量分析了不同通风速率条件下火灾及烟气蔓延的规律,并得到隧道拱顶附近温度和烟气分布状况.模拟结果显示较小风速下烟气会产生回流,但随着风速增大烟气扩散速率随之加快,通过对3种不同风速的分析比较,选择3.0m/s纵向通风作为临界风速.进一步结合南京长江隧道现有的消防设施及应急救援系统,分析该临界风速下烟气温度对隧道结构和毒害气体对人员疏散救援的影响.结果显示此临界风速下隧道结构安全,且在疏散及时、救援有效的基础上,基本能保证人员疏散安全.     

某大厦特大火灾事故数值重构

将计算机数值模拟技术应用于火灾调查研究,采用大涡模拟方法重现国内某商场的火灾发展过程,根据现场勘查结果设置边界条件,分别对两个可能的起火点建立场景模型进行数值模拟.将关键部位单位距离不可见度、温度及热通量发展趋势等参数结算结果数据与火灾现场勘测结果及证人证词进行比较,排除了不合理的起火点,验证了另一种情况的正确性,解决了火灾现场勘测无法确定的难题,完善了火灾调查结论.根据计算再现的火灾蔓延过程,可寻找延缓火势蔓延和降低火灾损失的方法.     

基于FDS模拟的动车车厢火灾烟气迁移特性研究

运用FDS软件大涡模拟,建立动车组列车两列车厢的火灾模型。研究多火源和单火源情况下,不同风机排风速度对烟气在列车车厢内蔓延以及烟气层高度的影响。结果表明:多火源情况下,当风机排风速率较小(2.5m/s)时,风机在排烟的同时也在一定程度上助长了烟气的蔓延,导致烟区面积扩大,不利于车厢内人员疏散;而当风机风速较大(5.0m/s)时,烟气的横向蔓延会受到明显的抑制。单火源情况下,风机排风速率越大,烟气层高度越高,车厢内温度越低,此时应保持车厢间的连接处畅通,便于人员从临近车厢疏散。     

EPS外保温材料火灾蔓延速率的数值模拟与试验研究

根据火灾动力学理论,建立了热塑性外保温材料火蔓延速率模型。该模型对实际燃烧过程做了一定的假设简化,主要考虑了材料厚度和火源位置对材料燃烧发展过程的影响。并提出无量纲参数"耦合燃烧度",用来表征热塑性材料的燃烧壁面与高温熔滴形成的油池火之间相互作用的程度。基于ISO9705全尺寸热释放速率实验室,采用20×20×10 cm3正庚烷油槽火源为火源样式,设计了4种不同的燃烧工况研究EPS外保温材料的火蔓延规律和影响因素。结果表明:其火蔓延速率随时间变化呈指数增长,EPS的火蔓延速率的回归方程通式为Vp(t)=Aexp(Bt),与理论推导方程Vp(t)=φ1exp(φ2t)有较好的相关性。当EPS的厚度为50 mm时,火蔓延速率增幅最小;"耦合燃烧度"越大,火蔓延速率增长越快;"耦合燃烧度"随材料厚度的增加而增大;不同火源位置下,"耦合燃烧度"从大到小为中火、底火、顶火、边角火。理论模型与试验结果有较好的一致性,可以有效预测热塑性外保温材料的火蔓延速率。     

基于炭化痕迹的火灾数值重构及应用

利用试验方法建立了炭化痕迹的数学模型,与火灾流体动力学软件FDS相耦合,实现对炭化痕迹的再现,同时,进行了较为接近真实火灾的火灾场景试验,并用新编译的FDS软件对试验进行重构。结果表明:火势发展变化趋势基本一致;起火后,火场热释放速率迅速上升,100 s左右达到约2750 kW,随后开始下降,直至434 s降到700kW左右,与火势进程基本吻合;试验得到的密度板炭化痕迹未被烧损的区域(横向30.2~86.8 cm、纵向0~18.6 cm)略小于重构得到的密度板炭化痕迹未被烧损的区域(横向33.4~91.6 cm、纵向0~18.9cm),但分布规律基本一致,验证了新编译的FDS软件的有效性。将该软件应用于消防工作,不仅可以作为一种定量方法来描述炭化痕迹的形成过程,还可以通过火场中的炭化痕迹来反推起火点位置,辅助火灾调查工作。     

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。     

喷淋对宿舍火灾特性影响的数值模拟

高等院校学生宿舍人员密集、火灾荷载大,是消防安全管理的重点单位。利用FDS对典型学生宿舍火灾进行全尺寸模拟,设置有无水喷淋装置两种火灾场景。对比分析模拟结果,得出水喷淋作用前后监测点烟气温度、CO体积分数和能见度等火灾特性参数的变化规律。研究表明,喷淋作用后能有效地抑制烟气温度的升高,并能把烟气控制在顶棚附近,降低其向非火灾区域蔓延的速度,最后针对学生宿舍特点提出了有效的防火设计方案,为学校的消防管理决策提供有力依据。     

基于数值模拟的室内商业街火灾烟气输运研究

针对室内商业街这一特殊建筑结构,使用FDS火灾模拟软件进行三维数值模拟研究商业街内部火灾烟气输运,分别对三种不同排烟工况进行了详细的计算,重点研究了室内商业街拱顶蓄烟能力和机械排烟工况下烟气的输运状况,得到了对防火设计和工程应用有价值的结论.