侧墙结构纵向多窗口羽流火焰融合的数值模拟

为了给高层建筑外部火蔓延防控提供参考,利用火灾动态仿真模拟软件PyroSim对无侧墙建筑的纵向多窗口羽流火焰与侧墙建筑的纵向多窗口羽流火焰进行了数值模拟,并改变侧墙长度,引入危险温度T=540℃、T1=350℃及T2=250℃,综合分析窗口温度曲线及等温线数据。结果表明:纵向多窗口羽流火焰产生相互融合现象,无侧墙建筑纵向相邻两窗口与三窗口的危险温度高度相似,比单窗口的危险温度高度提升了2.5~3.0 m;侧墙结构引起烟囱效应的作用效果与侧墙的长度呈正比,侧墙长度为3.6 m时,纵向多窗口的危险温度高度与无侧墙建筑相比,对T1和T2,高度提升了2.0~2.5 m,而对T,高度的影响较弱,羽流火焰的形状在纵向被拉长。     

凹型结构建筑外立面火灾蔓延特性模拟研究

为探究凹型结构建筑外立面挤塑聚苯乙烯(XPS)外墙保温材料的火灾蔓延特性,运用FDS火灾动态仿真模拟软件,采用大涡模拟(LES)方法建立凹型结构外立面火灾蔓延模型,总结不同防火隔离带高度和不同方向外界风情况下火焰前锋和温度变化特征,并与无风和无防火隔离带情况进行对比分析。结果表明:火焰前锋高度随时间变化呈指数关系;防火隔离带、正面风和45°向下方向的外界风均可对火灾蔓延初期起到一定的阻隔和抑制效果;为保证隔火效果,防火隔离带之间的距离不应大于3 m;而45°向上方向的风对火灾蔓延起到助推作用。     

地铁同站台高架换乘车站火灾全尺寸实验研究-(4)设备区火灾

为了研究地铁同站台高架换乘车站的设备区火灾,在某同站台高架换乘车站的设备区开展现场火灾实验,对设备区走廊顶棚烟气温度、烟气沉降作用和危险高度烟气温度变化情况进行分析。研究结果表明:设备区火灾烟气扩散过程受火源位置、外界自然风压、安全出口分布和开启情况的影响较大。安全出口均开启时,自然风下风向的烟气蓄积作用较为明显,顶棚烟气温度较高,火灾危险性较大;火灾过程中,设备区大部分走廊区域均能形成稳定的烟气分层,烟气层高度为2.4~2.8 m,自然通风条件下大部分区域烟气沉降最低高度在1.5 m以下,部分区域可降至地面高度,开启排烟风机后升高至1 m以上;设备区走廊区域起火时,在0.125 MW的火灾规模下,烟气扩散区域危险高度处的最高温度达到45℃;设备房间内起火时,在0.06 MW的火灾规模下,经过填充和沉降过程,扩散至走廊区域的烟气温度较低,危险高度处的烟气最高温度为32℃,火灾危险性较低。在含多个走廊和房间的设备区火灾防排烟设计中,应考虑起火位置和不同季节自然风对疏散路径火灾危险性的影响。     

建筑火灾顶棚射流的数值模拟及火焰扩展长度处理方法

探讨了建筑火灾数值模拟中常用的火焰区域获取方法及其优缺点。通过火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator, FDS)对建筑火灾中的顶棚射流现象进行了模拟计算，其中考虑了不同火源热释放速率与不同火源距顶棚高度等条件的影响。分别采用连续图像法和温度阈值法获取了数值模拟中顶棚射流火焰扩展长度的数据，并与文献中基于试验建立的火焰扩展长度预测模进行了对比。结果表明：通过温度阈值法获取的火焰扩展长度数据受阈值取值的影响较大。通过连续图像法获取的火焰扩展长度数据可以较好地反映出火焰扩展在不同火源热释放速率及不同火源距顶棚高度等条件下的动态变化情况，与前人建立的火焰扩展长度预测模型之间的吻合较好，表明通过连续图像法获取的火焰扩展长度数据较为准确。建筑火灾数值模拟中的火焰扩展长度可通过基于单位体积热释放速率的连续火焰图像获取。研究结论可为建筑火灾数值模拟中火焰燃烧区域的确定提供参考。     

公路隧道内纵向通风对火灾参数影响的试验研究

公路隧道发生火灾时易造成严重后果,纵向通风作为火场排烟降温的常用措施会改变燃烧的火源功率及相关火灾参数,影响公路隧道通风排烟的设计。利用按照弗洛德相似性原理自行设计建造的公路隧道火灾烟气输运特性研究试验台,研究了不同纵向通风风速下燃料火源功率、火焰形状和烟气层高度、距火源2 m人眼高度处一氧化碳体积分数、隧道横截面竖向温度及隧道纵向人眼高度处温度的变化规律。结果表明,所研究的火灾参数与纵向通风之间呈现非线性变化关系,火源功率在纵向通风作用下出现"双驼峰"现象,随风速增大,火源功率、火焰主体长度与亮度的变化规律相似,平均燃烧速度与一氧化碳体积分数、温度变化规律一致。     

小尺寸铜铟镓硒光伏电池火反应行为的试验研究

用于光伏建筑一体化的铜铟镓硒光伏电池热稳定性差,一旦建筑物发生火灾,受火作用下,铜铟镓硒电池材料的可燃性会增加建筑物自身的火灾载荷,这会加剧建筑物火灾的蔓延.基于此研究了小尺寸铜铟镓硒光伏电池在不同点火源作用下的受火反应行为.以200 mL及500 mL酒精池火作为辐射热源,分析了铜铟镓硒电池在受到不同大小热辐射后的热解和阴燃特性;以酒精火焰作为点火源,分析了电池接触明火后的着火温度、火焰温度及质量损失速率.结果 表明:当小尺寸铜铟镓硒光伏电池板所受的热辐射小于等于6.15 kW/m2时,温度达到232℃开始热解,阴燃期间电池迎火面温度可达662℃;在明火作用下,小尺寸铜铟镓硒电池板在表面温度达到254℃可以被引燃,10 cm高度火焰温度可达694℃,质量损失速率最大为0.45 g/s.     

超高层住宅楼的内天井尺寸对自然排烟影响的数值模拟研究

火灾时超高层住宅楼的内天井会形成"烟囱效应",烟气可能通过面向内天井的开启窗户进入四周住宅。利用FDS数值模拟的方法研究火源位置、火源功率和内天井的高度、长度对超高层住宅楼内天井自然排烟的影响。研究结果表明:火源位于内天井四周某住宅时,若住宅内喷淋系统有效,内天井四周其它住宅不会达到危险状态。火源位于内天井底部时,4.0MW的火灾可能会使内天井四周其它住宅受到火灾烟气影响,达到危险状态,此时内天井四周其它住宅到达危险时间与内天井高度满足二次增长函数,到达危险时间随高度的增加趋于稳定。内天井长度d存在临界值,d≤10m时到达危险时间与内天井长度满足二次增长函数;d10m时到达危险时间接近稳定值。     

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。     

古建筑木板壁结构对室内火蔓延过程影响研究

为提出切实可行的古建筑火灾防治措施,木结构古建筑特有结构木板壁对火灾蔓延的影响规律值得重点关注。以上海静安寺大雄宝殿为例,利用火灾动力学模拟器(FDS)软件开展火灾数值模拟,研究不同结构木板壁对古建筑室内火灾蔓延过程的影响。结果表明:木板壁作为火焰纵向蔓延的主要通道,其上部开口增大,火焰纵向蔓延时间增加,轰燃推迟;木板壁上部开口可加速火灾烟气的水平蔓延速度,不同开口尺寸对大殿后方烟气层沉降速度影响不大;无开口结构时烟气层高度下降至4 m,用时增加20 s。     

高大空间建筑自动喷水灭火技术试验研究

为研究自动喷水灭火技术对高大空间建筑火灾控火性能的影响,按照高大空间公共建筑和厂房的实际火灾场景,开展自动喷水灭火技术全尺寸火灾试验和数值模拟计算。选定的喷头流量系数为K-161,安装高度为18 m,喷水强度分别为20和25 L/(min·m2)。试验结果显示,在该火灾场景中,第1只喷头在点火后3~4 min动作,喷头开放数为3~4只即能成功控制火势的增长和蔓延,顶板下的最高温度为120℃,距火灾试验模型2.4 m处的最高温度为20℃。数值模拟计算与实体火试验结论基本一致,说明高大空间建筑采用自动喷水灭火系统,能达到很好的控火甚至是灭火效果。     

基于COMSOL软件下办公建筑室内通风分析

自然通风不需动力设备,不消耗动力,是一种经济节能的通风方式。建筑通风应优先利用自然通风。窗户尺寸、开窗面积比例,窗户高度都是自然通风的影响因素。本研究利用COMSOL Multiphysics的CFD模块,以数值模拟的方式对不同窗户尺寸、开窗面积比例、窗户高度的办公建筑进行室内自然通风模拟,分析自然通风对这些办公建筑内的气流和温度的影响,得出窗户尺寸为900 mm×1500 mm,窗台高1100 mm,满窗通风的方案最符合办公室自然通风要求,该分析结果可为建筑设计提供参考依据。     

大空间设置上、下悬窗自然排烟效果对比研究

为研究大空间设置上、下悬窗自然排烟效果的差异,采用FDS软件针对某大空间在不同开窗形式、环境风下室内温度、能见度、CO浓度和烟气蔓延规律进行分析.结果 表明:无风时,上、下悬窗均能够有效排烟,但下悬窗总排烟量比上悬窗高出30％,开下悬窗时,室内温度安全区域的临界高度比上悬窗高出27％,能见度安全区域的临界高度比上悬窗高...     

外界风下机场航站楼自然排烟模式的数值模拟研究

机场航站楼通常采用顶窗和多侧高侧窗作为自然排烟窗,当发生火灾时,其开窗模式对自然排烟效果有一定的影响。以某机场航站楼为例,考虑出发大厅顶窗及多侧高侧窗的启闭状态组合,设置7种开窗模式。通过FDS软件模拟,研究外界风下,开窗模式与火源功率对航站楼到达危险时间的影响。在只打开顶窗的模式下,到达危险时间t与火源功率Q均满足关系式:t=x_0+A/(1+10^(bQ-c)),其中x_0、b、c随着风速的增大而减小,A随着风速的增大而增大。考虑到人员安全疏散,航站楼出发大厅火源功率应控制在6 MW以内。若火源功率大于6 MW,当外界风速小于等于5m/s时,应采用打开所有高侧窗和顶窗的开窗模式;当外界风速大于5m/s时,烟气会倒灌进入航站楼,影响人员安全疏散,此时应采取关闭迎风侧高侧窗,打开顶窗和其他侧高侧窗的开窗模式。     

飞机撞击引起爆炸-火灾后建筑坍塌过程模拟

为了解飞机撞击超高层建筑后致使建筑坍塌或倾倒过程,基于颗粒流理论进行了该过程模拟,包括飞机撞击、油箱爆炸、火灾和建筑坍塌过程。模拟分4个阶段:初始至撞击、撞击至油箱爆炸、爆炸至火灾、建筑坍塌至结束。引入了颗粒流爆炸模型和考虑钢混等效结构的火灾模型。分别在建筑高程250 m和100 m处实施了撞击模拟。结果表明,不同的撞击高度所造成的建筑破坏效果和过程有同有异。共同点是飞机的撞击并不是建筑破坏的直接原因。飞机油箱爆炸破坏了外围框架,也造成核心筒结构的损伤,因此爆炸是建筑破坏的起因。不同点是250 m撞击时爆炸引起的火灾加速了上部建筑的倾倒,但最终撞击处下部建筑结构仍完整,这个过程时间较长。100 m时火灾几乎未起到任何助力坍塌的作用,建筑便已经开始不可逆的坐塌过程,该过程时间较短。     

纵向风对隧道火灾拱顶最高温度及其位置的影响

研究了燃烧风洞内不同纵向风速、不同火源功率条件下,隧道近火源区顶部温度沿纵向分布情况。结果表明,纵向风对不同尺寸火源条件下的顶部温度的影响呈不同特征。对较小尺寸火源,隧道顶部温升随风速增加而减小至稳定值;而对较大尺寸火源,顶部温升随风速增加先增加后减小。对于矩形火源,当纵向风较小(0.5~1.5m/s)时,长边平行于纵向风时顶部最高温升大于长边垂直于纵向风的情况;而当纵向风较大(≥2 m/s)时,两种油盘放置方式的顶部最高温升一致。纵向风作用下,顶部最高温升位置向下游呈现"两次移动"特征,即随着纵向风速增加该位置先向下游移动,当风速达到某一值时,隧道拱顶的加热机制由对流和辐射共同主控转变为辐射单独主控,最高温升位置突变回到上游后再次逐渐向下游移动。     

序批式深床人工湿地冬季处理效能

针对连续流人工湿地脱氮效果差、占地面积大、冬季效能低的问题,以提高人工湿地冬季低温运行效能、减小人工湿地占地面积为目标,在前期序批式深床人工湿地研究基础上,重点考察其冬季低温条件下的处理效能。结果表明,温度对序批式深床人工湿地效能影响显著,8~10℃下城镇污水进水COD、NH_4~+-N和TN质量浓度为261mg/L、60 mg/L和70 mg/L时,各自平均去除率分别为72.6%、36.7%和40.2%,较20~25℃时分别下降9.8%、15.4%和10.6%;水温8-10℃时,2级序批式深床人工湿地系统COD、NH_4~+-N和TN去除率分别为95.1%、74.7%和78.7%,较单级系统的72.0%、38.9%和41.1%分别提高了23.1%、35.8%和37.6%。     

森林自燃火灾中的凋落物辐射升温特性研究——以岳麓山为例

为研究森林火灾的凋落物辐射升温特性,设计一套森林凋落物温升速率测定实验装置,从岳麓山采样并通过辐射加热实验观察凋落层内部各点温升状况,采用红外热像仪辅助拍摄着火过程。分析处理7组不同月份的实验数据,获得森林凋落物的温时曲线、温度关联曲线,并建立温升速率关于含水率与表观密度的关联方程。研究表明:温升初期横向温升速率高于纵向温升速率,着火时刻附近纵向温升速率快于横向;岳麓山森林凋落物着火温度区间为340～350℃,在本实验条件下平均着火时间为420 s;各测点温升规律一致,热源基点处达到着火点时的周围温度在200℃左右。