大学生宿舍火灾的数值模拟研究

本文选取了某高校大学宿舍楼某层宿舍为例,使用FDS软件设置了与宿舍环境相近的参数进行模拟。通过模拟发现,在5min内着火房间和与其对面的宿舍存在温度超过安全值的危险性;5min烟气的危害达到了显著,此结果说明火灾中烟气仍然是影响人员安全性的重要因素,并就此提出了对策措施。     

多层多室建筑火灾烟气运动的网络模拟

随着高层建筑的不断出现,高层建筑火灾安全已越来越受人们的关注。应用网络模型对多层多室建筑火灾烟气运动过程进行数值模拟,介绍了网络模型的基本方法,网络模型的关键技术处理。文中以火灾科学国家重点实验室的五层模型楼为实例,分别对有无风机,有无室外风流,门窗开启等条件下的建筑火灾进行模拟,给出了假设火灾情况下可能受烟气污染的房间和烟气的危险范围。     

风速对高层建筑火灾时环境中烟气分布的影响

为了探究风速对高层建筑火灾时环境中温度、烟气浓度、CO浓度分布状态的影响,以央视北配楼火灾为模型背景,应用火灾动力学软件FDS,对火灾进行模拟与分析。通过讨论不同风速下火源温度中心、烟气浓度中心、CO浓度中心离着火面距离与高度之间的关系,得到风速一定时各中心的位置与高度之间的变化规律,以及该变化规律与风速之间的关系,风速小于3m/s时各中心位置随风速变化较明显;风速越大,温度、烟气浓度、CO浓度越高,当风速小于2m/s时各值增量随风速增加明显;与其他因素相比,温度对防火间距的影响最大。     

基于FDS的某居民楼火灾数值模拟及安全疏散研究

本文以某居民楼为主要研究对象,考虑其火灾特点,应用FDS软件,重点对居民楼火灾烟气变化进行模拟,结果显示:从火灾发生到人员撤离有201s的响应时间,正常状态下,足够楼内的人员疏散到安全地点;模拟发现火灾烟气能见度对人员疏散的影响要大于烟气温度和烟气中CO浓度对人员疏散的影响,整个过程中受到火灾影响最大的是其上层房间以及隔壁房间。     

室内火灾中外部燃烧现象的数值模拟

外部燃烧是室内火灾中火焰随烟气流出窗户并在窗户外燃烧的现象。外部燃烧会造成火势从初始着火的房间向其他房间或楼层蔓延,具有很大的危害性。本文应用美国国家标准技术局（NIST）开发的FDS程序,对外部燃烧现象进行了研究。首先对Bullen和Thomas的实验进行数值模拟,用以验证FDS对外部燃烧现象的模拟效果。在相近的燃料过量因子的条件下,计算得到的外部燃烧羽流的温度分布结果、外部燃烧火焰的高度和火焰距离窗户所在壁面的水平距离与Bullen和Thomas的实验结果符合得较好。之后,研究了不同窗户大小和不同燃料消耗率对外部燃烧的影响。最后,发现当燃料消耗率足够大致使室内燃料过量因子接近1时,室内火焰将会熄灭,燃料流出窗户形成的外部燃烧火焰会被拉长,火焰肾贴窗户外的壁面向上燃烧。     

高校学生宿舍楼火灾模拟与疏散演习研究

本文以国内某高校学生宿舍楼火灾应急疏散演习为调查研究对象,使用火灾模拟软件FDS研究人员疏散的安全性,考虑在最不利火灾场景下,火灾对安全疏散的影响。结果表明,此次火灾应急疏散演练所得到的安全疏散时间是可靠的,其中影响人员安全疏散的关键因素是烟气扩散导致楼道内烟气层高度降低,影响疏散需要的能见度,该学生宿舍楼设计能够满足火灾条件下人员逃生的需要,建议增加防排烟设施。同时针对目前广泛开展的疏散演练,提出相应的疏散演习组织实施办法和注意事项。     

老年公寓火灾场景人群疏散模拟

为优化我国老年公寓消防安全设计,减少火灾发生时的人员伤亡,建立火灾和疏散建筑信息模型(BIM),在火灾场景下进行疏散模拟,分析老年公寓建筑布局对火灾蔓延的影响,以及温度、能见度、CO体积分数和烟气层高度对老年群体疏散行为的影响。结果表明:在火灾发展过程中,层高为3. 3 m的着火楼层,在0. 5～1. 5 m高度内温差较大;着火房间内,烟气层会稳定在约1. 4 m高度处;走廊形式对火灾温度传播影响较大;烟气、高温等因素对着火楼层及以上楼层老年群体疏散不利,这些楼层的老年群体无法全部安全疏散;提高楼层垂直方向上的疏散效率可减少伤亡人数。老年公寓建筑布局方面,增加安全出口数量、设置坡道式疏散楼梯等方式,可提高疏散效率。     

半敞开式隧道不同季节火灾时的烟气扩散数值模拟研究

运用FDS(Fire Dynamic Simulation)火灾模拟软件对半敞开式隧道不同环境温度着火时烟气扩散情况进行模拟,得到隧道内温度和CO浓度的变化特征及烟气纵向蔓延规律和沉降规律.结果表明,隧道采用自然通风能起到很好的排烟效果.火源正上方产生的高温对隧道顶棚结构具有较大的威胁,但火源附近安全高度处烟气温度迅速降到环境温度,不会对人员安全疏散构成威胁.冬季烟气沉降比其他季节严重,但在300 s内没有降到安全高度1.8m以下,对人员逃生影响较小.     

楼梯井内烟囱效应对着火房间燃烧和溢出烟气的影响研究

实验研究了楼梯井内的烟囱效应对着火房间燃烧速率、补风速度、羽流温度等的影响.实验在一个模拟尺寸的十二层的楼梯井实验台内进行,实验时开启楼梯井顶层直通室外门.火灾时楼梯井内的烟囱效应加速了空气在楼梯井内的对流,使火源区从外界单侧卷吸空气,形成着火房间单侧强补风下的燃烧,燃烧速率比开放空间下的燃烧快,同时使得火焰向前室一侧倾斜,出现火焰"分岔"现象.与火源位于一层的工况相比,当火源位于六层,且首层门开启时,楼梯井内下部空气向上部烟气的掺混较大,着火房间门口进风速度减小,羽流的倾斜角度变小,温度较高,而当首层门关闭时,则减小了楼梯井下部空气与上部烟气的掺混,使得楼梯井内的上部烟气温度较高.     

无风条件下火灾时建筑外立面烟羽流形态特征研究

为探究高层建筑火灾时着火房间烟气外溢对外壁面及上层房间造成的影响,根据相似原理搭建4∶1缩尺寸试验台,开展燃烧试验;在无风条件下,设定不同的窗户高宽比和火源功率,分析外壁面的烟羽流形态特征变化,以及烟羽流宽度的变化;探讨上层房间的温度及CO浓度变化。结果表明:窗口处的高宽比大于1和火源功率较小时,热烟气对外壁面的加热作用不明显,且对上层房间和相邻房间的影响较小;控制高宽比和火源功率能抑制烟气溢出所成的危害。     

高校宿舍楼火灾及人员疏散数值研究

为研究高校宿舍火灾烟气蔓延过程与人员疏散效果的相关联系,利用数值模拟研究了不同火灾场景下烟气流动、能见度、温度随时间变化的规律,及其对人员安全疏散的影响。研究表明:(1)火灾发生后,由于烟囱效应,烟气迅速在楼梯间蓄积,形成蓄烟池效应,堵塞疏散通道,然后逐渐发展至上部的楼层空间,对人员安全疏散极为不利;(2)高校宿舍楼人员较为集中,火灾发生时疏散人员在楼梯间易出现拥堵,人员火灾安全疏散的形势较为严峻;(3)喷淋、宿舍人数控制、建筑结构优化等安全措施能有效提高人员疏散效果,降低火灾危险性;(4)研究成果能为建筑防火设计、消防整改和宿舍管理提供科学依据。     

旅客行李对高速客车车厢火源热释放速率的影响研究

为了得到考虑旅客行李影响情况下的高速客车车厢火源热释放速率的合理取值范围,以CRH1型动车组二等座车厢为例,以锥型量热仪和大型量热仪测定的高速客车车体内材料和行李的燃烧性能为输入参数,运用FDS软件模拟9种火灾场景下车厢的火源热释放速率随时间的变化规律,分析行李重量对车厢火源热释放速率的影响。研究结果表明:旅客行李对高速客车车厢火源热释放速率的影响是与通风条件协同作用的结果;在车门与车窗关闭条件下,旅客行李对于火源热释放速率的贡献值基本可忽略;在车门开启与车窗关闭条件下,旅客人均携带10kg和20kg行李时,行李对车厢火源热释放速率的贡献值为0.24MW和0.6MW,贡献率为5%和11%;在车门与逃生车窗开启条件下,旅客人均携带10kg和20kg行李时,行李对车厢火源热释放速率的贡献值分别为1.3MW和3.8MW,贡献率分别为7%和21%。     

地铁多线换乘车站火灾模型实验研究-(3)平行换乘车站火灾*

为探究平行换乘车站火灾烟气扩散特性及排烟优化模式,利用1∶10地铁换乘车站模型,在公共站厅、站台、单洞单线隧道、单洞双线隧道中设计多种火灾场景,分析各区域内的顶棚温度分布情况。结果表明:公共站厅不同位置发生火灾时,各区域内的烟气蔓延特性和通风排烟效果不同;站台火灾时,打开屏蔽门能增大补风量,延缓火源上方的升温过程,降低站台内部温升,并且在联合站台及两侧隧道排烟时仅开启火源附近6个屏蔽门有利于提高排烟效率;单洞单线隧道火灾时烟气温度相对较高,单洞双线隧道火灾时,近火源区域内起火隧道和未起火隧道的烟气分布特性不同,烟气可通过打开的屏蔽门蔓延至临近站台,开启隧道排烟及站台送风后能有效减小温升幅度和烟气扩散范围。实验结果可为平行换乘车站中的火灾烟气通风控制方案提供数据支撑。     

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。     

综合管廊电缆火灾窒息灭火试验与数值模拟研究

为研究综合管廊电缆火灾窒息灭火有效性,采用缩尺寸试验与数值模拟方式,研究不同线缆数量、线缆布置间距、线缆分层情况对窒息灭火时间的影响,以及火灾过程中线缆热释放速率、烟气高度、环境温度、CO体积浓度、O₂体积浓度等关键参数的变化,判定最佳防火门关闭时间与电缆火灾窒息灭火时间。研究结果表明：在密闭情况下,线缆数量越多,综合管廊电缆火灾窒息时间越短;对于相同线缆数量,在线缆按一定间距布置情况下,窒息时间更短;对于双层线缆布置,线缆按一定间距布置情况下的窒息时间反而更长;防火门关闭时间t_关为350 s时,可满足人员安全疏散需求;采用窒息灭火方式时,电缆火灾灭火时间t_灭约为1 620 s。研究结果可为地下管廊电缆灭火提供试验方法参考和数据支持。     

地铁多线换乘车站火灾模型实验研究—(2)十字换乘车站火灾

针对当前地铁十字换乘车站缺少火灾场景系统性分析和评估的问题,釆用1∶10的地铁多线换乘车站火灾实验模型,进行十字换乘车站的火灾场景设计和对应全尺寸火源热释放率0.91~2.60 MW的火灾实验,研究十字换乘车站内站厅及站台危险位置发生火灾时的优化排烟方案。结果表明:站厅一端火灾时,站厅排烟可确保中部换乘通道和站厅另一端楼梯及出口在起火6 min内不受烟气影响;站厅中部火灾时,采用站厅排烟能保障站厅两端楼梯及出口作为疏散通道的安全性。地下2层站台或地下3层站台一端楼梯口发生火灾时,采用站台排烟与站厅送风联动的模式可控制烟气在站台内的扩散范围,确保站台未起火楼梯和站厅层在起火6 min内能够作为安全疏散通道;仅采用站台排烟可以控制烟气在站台内水平方向的扩散,但在火源功率较大时烟气会通过换乘通道和楼梯进入站厅。通过模型实验验证十字换乘车站中采用站厅站台联合通风模式的有效性,并提出多种火源功率、通风模式下的烟气扩散范围和规律,为十字换乘车站的烟气控制模式优化提供了数据支撑。     

基于FDS的综合管廊电缆火灾烟气优化控制模式研究

为给火灾情景下管廊检修人员应急疏散和外部消防救援提供有益指导,采用火灾动力学软件对不同的通风系统（自然通风、机械负压通风和全面机械通风）与防火门、喷淋系统的不同开启状况等12种组合模式下的温度、能见度等参数变化进行分析,探究综合管廊火灾烟气优化控制模式。结果表明:进风系统、排烟系统、喷淋系统以及防火门合理的优化组合模式能够达到有效控制管廊火灾烟气的目的;火灾情景下,自然通风系统不能有效控制火灾烟气的发展,而机械负压通风和全面机械通风系统,如能及时启动喷淋以及关闭防火门,管廊内的烟气便可得到有效的控制。研究结果可为应急条件下人员疏散提供参考。     

房间开门形式对人员疏散的影响分析

采用计算机数值模拟软件FDS+Evac,对房间开门形式对人员疏散的影响进行分析。建立疏散模型,房间人员密度设置3种情况,着重研究了7种开门形式条件下人员疏散过程。研究表明,房间开门总宽度一定时,只设置一道门,疏散效率最高。当房间需要满足设置两道门时,门应尽量设置在房间的两对边墙上,这样疏散效率较高。两道门设置在房间相邻边墙上时最不利于人员疏散。研究结果为房间开门的设计提供了参考依据。     

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。