受限空间水幕隔热阻烟性能的试验研究

为了研究消防水幕衰减火灾热辐射和阻隔火灾烟气蔓延的隔热阻烟特性,基于搭建的3 m×3 m×2.5 m(长×宽×高)小尺寸试验平台,开展大量实体火灾试验,研究水幕作用下空间温度分布特性以及烟气运动规律,并重点分析了喷头压力和喷头类型2种参数对水幕隔热阻烟性能的影响。结果表明:实施水幕分隔对火灾上层高温烟气具有明显的降温作用;实施水幕能够有效阻止火灾烟气的前期扩散;喷头压力越大,水幕的隔热效率越高,当喷头压力增大至0.6 MPa时,水幕的隔热效率可达70%以上;使用ZSTWC撞击式水雾喷头比ZSTM-AT式扇形水幕喷头更有利于形成均匀分布的水幕断面。     

水幕对受限空间氨气扩散稀释阻挡效果的试验研究

对受限空间水幕稀释阻挡氨气泄漏扩散进行试验研究,考察了水幕压力、水幕喷头类型和水幕设置方向对水幕稀释阻挡效果的影响。结果表明,水幕可以有效稀释受限空间扩散的氨气,阻挡效率达到0.90左右。水幕压力越大,水幕对氨气的阻挡和稀释作用越大,水幕的稀释效率越高,水幕后氨气的体积分数越小,水幕的阻挡效果越好。受限空间内水幕设置为向下喷洒时对泄漏氨气的阻挡效果比水幕设置为向上时的阻挡效果好。扇形水幕比锥形水幕的阻挡效果稍好。     

消防水幕衰减火灾热辐射的实验研究

通过全尺寸消防水幕衰减火灾热辐射实验,分析了火灾空间烟气温度的分布,探讨了喷头流量和压力、设置高度、喷头类型和布置方式对水幕衰减辐射热能力的影响,获得了不同工况下消防水幕的隔热效率.在此基础上,结合消防水幕的工程设计参数,揭示了消防水幕在不同的设置条件下隔热效率的变化规律.研究结果对于优化消防水幕设计提高隔热效率具有理论和实践上的指导意义.     

敞开空间水幕抑制阻挡非水溶性有害重气扩散的试验研究

通过室外水幕抑制阻挡CO2扩散试验分析了CO2泄漏时的体积分数分布,探讨了水幕压力、水幕到泄漏源距离、泄漏源高度对水幕抑制阻挡重气云扩散能力的影响,得到了不同初始条件下的水幕稀释效率.结果表明:水幕压力越大,抑制效果越好;泄漏源到水幕的距离较近时,CO2容易穿透水幕;泄漏高度低于水幕高度时,泄漏高度越高,水幕抑制效果越差.在此基础上得出了扇形水幕抑制阻挡重气云扩散机理,即向上喷射的扇形水幕是通过垂直向上的机械趋散作用、空气卷吸等将重气向上驱散,从而达到抑制阻挡非水溶性重气的目的.     

消防水幕衰减火灾辐射热的理论研究

从消防水幕系统中水滴粒子与火焰辐射热的散射和吸收作用出发,建立水滴与火焰辐射的数学模型;通过计算机求解获得了不同条件下水幕的隔热效率;并定量计算了水滴的粒径、荷载强度和水幕厚度对水幕透射率的影响;同时,计算并分析了目标体瞬态温度和平衡温度的变化规律.为了验证理论模型的可靠性,进行了全尺寸的火灾实体实验,理论预测和实验的结果比较接近.笔者的研究结果对于优化消防水幕设计和改进系统的性能在理论和实践上都具有一定的指导意义.     

水幕流场特性诊断与隔热性能的实验研究

水幕系统作为一种新型的防火分隔方法,其自身参数对隔热性能有着重要影响。该文利用DPIV技术测量水幕的流场特性,水雾粒子的速度场分布,研究了水幕流场特性随喷头压力的变化关系;通过小尺度热态实验研究了水幕的隔热性能。研究结果表明：增大水幕厚度有助于提高阻隔效率,但是并不成线性关系;增大水幕压力、流量,可以提高水幕的隔热效率。     

受限空间近壁烟羽流准稳态温度场的实验研究

本文研究了受限空间近壁烟羽流的准稳态温度场。实验结果表明水平横截面上的温度分布近似于高斯分布,最高温度与到火源的距离之间的关系近似于非受限烟羽流中二者之间的关系,但两个系数不同。本实验得到c=7.3,n=-1.62。实验中还发现,当烟羽流的葛拉晓夫数Gr<2×10~(-7)时,烟羽流处于不稳定状态,同时给出了处于不稳定状态时的温度分布。     

狭长地下受限空间火灾分区形成的试验研究

通过狭长地下受限空间的火灾模拟试验,研究O#柴油在不同空间尺度形成的火灾分区现象.分析柴油燃烧时狭长地下受限空间火灾分区现象形成的判断依据、条件、时间,惰化区氧气耗量与空间容积的关系,惰化区氧气体积分数、烟气温度随时间的变化.结果表明.燃料量、空间尺度和燃烧表面积是影响狭长地下受限空间火灾分区形成的主要因素;分区现象形成的判断依据为惰化区氧气体积分数≤16%;分区现象形成的条件为火焰区容积热强度≥720 kW·m-3.这对地下受限空间火灾的防治和其性能化设计具有参考价值.     

受限空间中化学活性超细粉体的全淹没灭火性能

在容积为1.5m3的受限空间中开展超细ABC粉体全淹没灭火性能研究,测量施加超细粉体后火焰温度变化及火灾抑制、熄灭全过程,探究灭火剂充装压力、灭火剂用量等参数对灭火效果的影响。研究表明,充装压力从0.8MPa增加到1.2MPa时,灭火时间从5s减少到3s,因而提高充装压力可改善喷射效果,改善灭火性能。通过驱动氮气、超细粉体的耦合作用及单纯驱动气体灭火相比较,证明驱动氮气对火灾抑制、熄灭的作用忽略不计,但驱动气体对提高超细ABC粉体与火焰相互作用的进程起到至关重要的作用。两组工况下的火焰未能全部熄灭,但其中一组工况喷射灭火剂,其火焰燃烧强度得到显著抑制。     

水幕稀释非水溶性重气影响因素的无量纲试验

以CO_2为对象,通过敞开空间水幕稀释阻挡CO_2扩散试验,分析了CO_2泄漏时的体积分数分布,对水幕稀释阻挡非水溶性重气扩散的影响因素进行了无量纲分析,主要针对泄漏源高度、泄漏源距水幕距离、水幕流量及泄漏流量进行研究,通过研究各影响因素推出了无量纲准数及水幕的稀释效率。定义了两个无量纲量:无量纲流量K=Q/q和无量纲距离Ω=H/L。结果表明:K不变时,随泄漏流量增大,水幕后CO_2的体积分数变大。泄漏流量相同时,测试点处CO_2体积分数随K增大而减小。泄漏流量每增加1 m3/h,为保持水幕后CO_2的体积分数不变,K需要增加0.25。当越接近0.6时,水幕后CO_2的体积分数越小,稀释效果越好。最后,基于无量纲分析结果,针对非水溶性重气泄漏扩散现场,提出了水幕设置建议。     

水幕排烟系统对烟气控制及排烟效率的影响研究

为探明水幕排烟系统对隧道内烟气控制和排烟效率的影响,通过火灾动力学求解器(FDS)研究不同排烟风量下隧道内烟气、温度和速度分布.结果 表明:排烟量小于100 ma/s时,水幕无法有效地阻隔有毒烟气的蔓延;当火源热释放速率(HRR)为10、20及30 MW时,排烟量分别为100、160和180 m3/s,能将烟气限制在水...     

水幕在隧道中灭火的数值模拟研究

利用CFD软件中的专用FDS软件对水幕在隧道产生火灾进行灭火模拟研究,模拟水幕对隧道中火灾产生的烟气流动速度、烟气浓度以及温度等特性参数的影响,模拟得到水幕能有效地减慢地下隧道中烟雾的扩散和降低烟雾的温度,为地下工事中的人员逃离提供有力的保证,为加强地下工事的防御提供了理论参考.     

地铁站细水雾幕挡烟效果的数值模拟研究

地铁站台层发生火灾时,烟气会从站台层经过楼扶梯开口蔓延至站厅层,因此,楼扶梯开口处的挡烟效果对人员安全疏散影响重大。通过搭建全尺寸地铁站数值模拟模型,对细水雾幕和排烟系统作用下楼扶梯开口处的挡烟效果进行了模拟研究,结果表明:当仅设置挡烟垂壁时,挡烟垂壁有一定的蓄烟作用,但仍有大量烟气通过楼扶梯开口从站台层蔓延至站厅层;设置细水雾幕可在一定程度上阻止烟气通过楼扶梯开口从站台层蔓延至站厅层,有效降低烟气温度,但由于细水雾向下的冲量破坏烟气层的稳定性,使得细水雾幕附近的烟气层高度降低;同时设置细水雾幕和排烟系统可实现良好的挡烟效果,在楼扶梯的中段附近已基本不受火灾烟气的影响。     

阻塞效应对隧道火灾烟气温度影响试验研究

为研究隧道内发生火灾时阻塞车辆对烟气温度分布特性的影响,利用1∶20小尺寸隧道模型开展试验研究。通过改变火灾功率、隧道坡度、阻塞物位置及阻塞物长度等参数,重点分析火灾烟气蔓延时间、隧道顶棚烟气最高温升和无量纲温度纵向分布特征。结果表明：阻塞物长度对烟气温度特性整体影响不大,而阻塞物位置会对其产生较大影响;当试验烟气蔓延方向与阻塞物位于火源同侧时,烟气蔓延速度最大,无阻塞物时次之,与阻塞物位于火源异侧时最小;当火灾功率改变时,阻塞物位置对顶棚烟气最高温升的影响也会发生变化;阻塞效应会使得烟气向有阻塞物侧纵向蔓延的温度衰减速度降低,而向无阻塞物侧的纵向蔓延则不受此影响。     

矿井胶带蔓延火灾的细水雾抑制影响因素研究

针对运输巷胶带蔓延火灾及火灾期间高温毒害烟气严重威胁下风侧人员和救援工作等问题,借助FDS软件构建运输巷胶带蔓延火灾模型,并基于水雾冷却降温和稀释阻挡火灾烟气扩散原理,研究胶带蔓延火灾烟气中的水雾阻烟抑制性能影响因素.结果表明:水雾对运输巷的胶带蔓延火灾具有冷却和熄灭作用,可减缓或者抑制蔓延火灾的进一步发展,对水雾下风...     

扁平大空间船舶火灾烟气控制试验研究

为有效控制扁平大空间船舶火灾烟气蔓延,研究大尺度火灾过程中的油池质量损失速率、舱室温度分布、隔热效率和烟气控制效果。利用尺寸为30 m×24 m×2.3 m的模拟舱,在0.35、0.55和0.70 m等3种不同挡烟垂壁高度和机械通风条件下开展试验。结果表明:挡烟垂壁高度增加,油池质量损失速率峰值减小;挡烟垂壁高度对舱室上层烟气温度的影响比对下层气体温度的影响更明显,1.4 m以上空间温度峰值明显下降,而1.4 m以下空间温度峰值无明显变化。顶棚平均温度和隔热效率随挡烟垂壁高度增加而下降。随挡烟垂壁高度增加,火源区与非火源区同时控烟模式隔热效率从28.2%提升至50.8%,火源区单独控烟模式隔热效率从29.4%提升至54.7%。     

狭长空间建筑内细水雾幕对顶棚射流火焰抑制效果试验研究*

为研究狭长空间内细水雾幕对顶棚射流火焰的抑制效果,通过全尺寸试验研究不同工作压力对射流火焰蔓延形态、雾幕隔热效果及烟气沉降的影响。研究结果表明:随着工作压力的增加,雾滴的动量随之增大,雾幕对射流火焰的扰动作用增强,强化雾幕对射流火焰的阻挡效果;同时,雾幕的隔热效率有明显改善,2.5 MPa时的细水雾幕的隔热效率可达0.75。然而,过大的工作压力会造成烟气层的沉降,工作压力大于2.0 MPa时保护区内烟气层高度低于1.8 m。因此,应综合考虑细水雾幕对射流火焰和烟气的作用,选择适当的工作压力。     

隧道火灾集中排烟系统排热效率预测方法

为探究排热效率对火灾时隧道排烟系统排烟性能的影响,提出一种火灾情况下隧道集中排烟系统排热效率理论预测方法,分析各系统参数对排热效率的影响,开展1:20缩尺寸隧道模型火灾试验,并验证理论预测结果的准确性。研究表明:增加集中排烟系统排烟量是提高系统排热效率最有效的手段;随着火源功率的增加,排烟系统排热效率逐渐下降;系统总排热效率受排烟阀间距、尺寸、排烟道截面积、沿程阻力等参数影响较小,但在实际设计施工时需要考虑降阻密封的问题,避免系统阻力过大,排烟量降低。     

受限空间脉冲细水雾系统关键参数试验与数值模拟研究

为了研究脉冲细水雾的关键参数,采用FDS软件对不同周期的脉冲细水雾熄灭受限空间油盘火进行了数值模拟,分析了脉冲周期的优化设置、细水雾的灭火效果和灭火机理。根据模拟结果进行参数设置,建立了脉冲细水雾试验平台,对脉冲细水雾熄灭不同尺寸油盘火进行了试验研究,并与数值模拟结果对比。研究表明:脉冲细水雾的最佳周期应满足喷头开启时间接近雾滴降至燃料表面的时间,暂停时间接近雾滴的生存时间;脉冲细水雾能熄灭不同尺寸火源,其灭火效果优于连续细水雾,雾滴蒸发效率更高,灭火机理为水雾蒸发稀释氧气而窒息灭火。     

水幕与排烟系统协作下隧道火灾烟气防控研究

为优化选择水幕和机械排烟系统作用下最佳防排烟方式,运用FDS数值模拟方法探究排烟速率和水幕与排烟口间距对烟流分布的影响,并对11组模拟工况下排烟效率和烟气特征参数变化规律进行研究。结果表明:20 MW的火源功率下,排烟速率为60 m3/s、水幕与排烟口间距为12.5 m时,排烟效率较高且烟气特征参数满足安全要求,考虑防排烟的有效性和经济性,可选其为最优防排烟组合方式。研究结果对防排烟系统的设计具有指导意义。