非稳态火源热释放速率等效合成模型研究

火源热释放速率的设定直接关系到火灾数值模拟与仿真的准确性.为研究多火源作用下的火灾热释放速率,通过对非稳态火源引起火灾的火势蔓延情况进行迭代分析,结合热辐射点燃机理,对单一火源引发其他可燃物共同燃烧的火灾建立了热释放速率等效合成模型,并通过对某型飞机客舱ULD内货物进行实例分析来加以验证.结果表明,等效合成模型的最大热释放速率受初始火源位置、可燃物的燃烧特性及其摆放位置的共同影响.     

可燃固体表面火蔓延行为研究进展与展望

固体可燃物表面火蔓延是森林火灾、建筑火灾以及工业火灾中普遍存在的燃烧现象,是火灾研究的基础问题。对固体可燃物表面火蔓延行为进行分类,评述国内外的固体可燃物表面火蔓延行为研究现状和目前存在的主要问题。总结固体可燃物表面火蔓延试验研究的技术手段,对比分析不同因素对建立固体可燃物表面火蔓延行为理论模型的影响。这些因素包括环境流场、化学反应动力学、热解气体组分和炭化过程等。概要介绍固体可燃物表面火蔓延计算模拟的优势。最后指出固体可燃物火蔓延行为研究的发展趋势,并提出未来若干重点研究方向。     

地铁火灾场景设计的初步研究

现阶段地铁火灾研究的主要工具是计算机模拟,而模拟计算结果准确与否很大程度上取决于火灾场景选取得是否恰当.本文通过对地铁站内的可燃物状况和已发生地铁火灾情况的仔细调查与分析,设定出了几种典型的地铁火灾场景,为地铁火灾模拟计算提供了依据.     

《火灾动力学演化与防治基础》项目关键科学问题研究内容

1、可燃物动力学系统成灾机理研究典型可燃物确定性动力学系统解的结构、稳定性变化和突变机理 ,获得对控制火灾的热传导、热对流、热辐射、可燃物热解、质量输运和着火过程足够精确的描述 ,认识火灾可燃物的热解、着火以及阴燃向明火转化过程的微观机理。具体研究内容包括 : 不同热流条件下可燃物的热解动力学模型 ; 综合物理输运过程和化学动力学过程的着火模型 ; 阴燃及其向明火转化的机理。2、森林草原火灾的辨识与预测理论综合运用卫星遥感技术、ＧＩＳ技术、图形图像学、元胞自动机模型和分形学等 ,探索森林草原可燃物运态变化和厄尔…     

纯电动汽车的火灾特性及热释放速率探讨

通过资料调研结合理论分析的研究方法,对纯电动汽车的火灾原因、火灾特性及火灾规模展开了讨论.文献调研结果表明,纯电动汽车火灾原因主要有4个方面:热滥用、电滥用、机械滥用及其他外部原因.纯电动汽车电池组的火灾很难被探测,由于外部喷洒的灭火剂无法接触到正在燃烧的电池组,在没有足够冷却的情况下,火灾容易在第一次扑灭后复燃.相比于内燃机汽车火灾,纯电动汽车火灾中易形成氟氧化磷(POF3)、氟化氢(HF)、氰化氢(HCN)和一氧化碳(CO)等有毒气体.此外,内燃机汽车与纯电动汽车都含有大量可燃物质.内燃汽车与纯电动汽车在可燃物方面的主要区别在于动力系统.对于内燃机汽车,动力系统的可燃物是液体石油燃料,而对于纯电动汽车,动力系统的可燃物是电池组.通过理论分析发现,可将纯电动汽车的热释放速率分为动力电池与其他可燃物两部分,并基于此提出了纯电动汽车火灾峰值热释放速率的估算公式.通过公式估算,小型纯电动汽车的热释放速率为5.3～6.4 MW,与全尺寸试验中的实测值接近.分析结果可为纯电动汽车火灾规模的选取提供参考.     

基于全尺寸火灾试验的高速列车火源功率确定分析

如何科学设定火源功率是研究高速列车火灾防治的基础和关键,目前大多数研究均基于假定火灾设计,缺乏系列全尺寸火灾基础试验数据,对此国内外研究尚处于空白。本文以CRH1为研究对象,采用全尺寸火灾试验,分别对车厢座椅、行李、窗帘等车厢内主要可燃物引燃特性、质量损失速率、烟气释放速率、温度场分布等火灾参数及燃烧行为特性进行定量分析;在此基础上,运用热释放速率分段线性叠加、质量损失速率计算及t2稳定火源模型等方法计算分析,最终创造性提出高速列车车厢火源功率应为37MW,进而为高速列车火灾危险性分析及火灾综合防治技术研究提供科学理论依据。     

大型仓库防火分区问题性能化设计研究

本文运用性能化设计方法对某大型仓库防火分区问题进行分析说明,其结果勿需对空间进行实体分隔,从而实现动态分区。为了实现了动态分区,通过采用合理的消防对策和减少火灾时热释放速率的方法,防止火灾扩散和蔓延。本文运用ISO9705实验装置研究了该仓库内主要可燃物(轮胎)在不同堆放方式下的热释放速率,通过确定可燃物堆放方式来减少该仓库的热释放速率,由于研究结果表明了可燃物水平堆放比垂直堆放的热释放速率小得多,从而可燃物应水平堆放;同时本文也对采用标准喷头和快速响应早期抑制喷头的自动喷水灭火系统分别进行了科学计算,比较二者的结果所得：标准喷头不能实现对着火源的控制,而快速响应早期抑制喷头可以对着火源的控制,该仓库的自动喷水灭火系统采用快速响应早期抑制喷头可以将火势控制在一定的范围内,火源上方(z=6．8m)温度分布也表明该仓库不需要进行钢结构保护。     

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。     

城市火灾中飞火蔓延距离计算方法研究

飞火是城市火灾特别是城市震后火灾的重要蔓延方式之一,它可以使火灾在相距较远的离散可燃物之间进行跳跃式蔓延,从而增加了扑救难度,威胁扑救人员的安全。因此,对飞火蔓延现象的认识和飞火蔓延距离的计算是降低飞火危险性的前提。基于Baum-McCaffrey火焰羽流模型,重点研究在城市火灾羽流中球形飞火颗粒的上升行为和环境风影响...     

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。     

An experimental study on the burning rate of a continuously released n-heptane spill fire on an open water surface

Spill fires are common during oil product storage and transportation after a loss of containment. Since the burning fuel is moving and the fuel depth is quite shallow, the burning rate in a spill fire is different from that of a pool fire with a static burning zone. Unlike pool fires, which have been studied for decades and have well-established correlations for burning rate, research on spill fires is inadequate. In this paper, continuously released n-heptane spill fire experiments were conducted on open water surfaces with varying fuel discharge rates. The pool diameters were measured, and the spill fire burning rates were estimated based on a dynamic balance between fuel supply and combustion. The burning rates in n-heptane pool fires from the literature were reviewed and compared with the estimated burning rates in spill fires of the same dimension. The spill fire burning rate was found to be close to that in a pool fire during the initial burning phase but lower than that in a bulk burning pool fire and that in a “fuel-level-controlled” pool fire. The distinction between the burning rates of spill fires and pool fires is explained by the heat balance analysis of the fuel layer. A model for the spill fire burning rate was proposed accordingly. The results calculated with the presented model are closer to the measured data than those calculated with pool fire models.     

一种基于聚类分析的由林分因子估算地表可燃物载量的方法

地表可燃物载量的确定,是实现森林地表火蔓延预测的前提。已有火蔓延模型中,假定同一林分中可燃物分布是均匀的,不能准确描述可燃物载量的复杂空间分布。基于聚类分析方法,建立了一种根据易获取的几种林分因子来估算地表可燃物载量的方法。首先,对大兴安岭地区35块兴安落叶松林样地和21块樟子松林样地的树龄、郁闭度、胸径、树高等林分因子采用重心法进行系统聚类分析,分别将兴安落叶松林和樟子松林分为5类和7类。然后,计算得出每类可燃物的类中心,并以每类包含所有样地的可燃物载量的平均值来表示该类中心的载量,并由此建立可燃物载量与林分因子的对应关系。对聚类分析与线性回归预测模型从平均绝对误差AAD、标准误差SEE、模型预测稳定性指标SIF三方面进行对比,结果表明聚类分析模型要优于线性回归分析模型。     

阴角邻面火灾作用下L型钢管混凝土柱耐火极限研究

运用有限元软件ABAQUS计算L形带肋钢管混凝土柱阴角相邻两面受火全过程下的耐火极限,分析了阴角邻面受火方式下构件内部温度场和应力场的变化规律,在此基础上分析荷载比、宽厚比、计算长度、加劲肋纵向间距、荷载偏心率、荷载角等参数对耐火极限的影响规律。数据表明:荷载比、计算长度对构件耐火极限影响较大,随着荷载比和计算长度的增大,耐火极限基本呈线性下降;加劲肋间距对构件耐火性能影响较小;由于L形柱的特殊形式,偏心荷载对耐火极限的影响规律较复杂,荷载作用点偏向低温区可以提高耐火极限。     

The study of burning behaviors and quantitative risk assessment for 0# diesel oil pool fires

The liquid fuel safety issues on fuel storage, transportation and processing have gained most attention because of the high fire risk. In this paper, some 0# diesel pool fire experiments with different diameters (0.2–1 m) were conducted with initial fuel thicknesses of 2 cm and 4 cm, respectively, to obtain liquid fuel combustion characteristics. Some key parameters including mass burning rate, flame height and the flame radiative heat flux, associated with fire risk, were investigated and determined. Subsequently, a detail quantitative risk assessment framework for 0# diesel pool fire is proposed based on the 0# diesel burning characteristics. In the framework, the probability of personal dead and the facility failure are calculated by the vulnerability models, respectively. In the end, 10 special tank fire scenarios were selected to show the whole risk calculation process. The tank diameter and the distance to pool fires were paid more attention in the cases. The safety distances in the cases are provided for the persons and nearby facilities, respectively. The paper enriches the basic experimental data and the provided framework is useful to the management of 0# diesel tank areas.     

热-力耦合作用对建筑结构火灾安全的影响

结构火灾安全可以避免建筑物在火灾中坍塌.火灾热环境影响建筑结构的响应,传统的标准火灾环境有一定的局限性,不能完全适用于若干真实火灾场景.因此有必要开展真实火灾环境下建筑结构的热-力响应特性研究,发展有效的工程工具来设计经济安全的结构.近来,性能化的结构火灾安全设计评估方法和相应技术发展迅速,该文给出一种综合考虑热-力耦合作用的结构火灾安全设计评估方法及相应流程.首先通过建筑和燃料特性来预测可能的火灾热环境特性,然后再分析构件和结构的热响应和力学响应特性来判定结构是否会失效,以及可以降低热和力影响的预防失效措施.该文通过案例分析将该方法应用于某中庭钢结构屋顶的防火保护,得到经济合理的防火涂层设计,满足有关防火规范的安全等价要求.     

有风条件下航空煤油池火燃烧特性的实验研究

在全尺寸热释放速率实验台的基础上,搭建有风条件池火实验平台,开展了不同风速条件下的航空煤油池火燃烧实验,实验所用正方形油盘的边长分别为0.2m、0.3m和0.4m,风速范围为0 m.s-1至4.99 m.s-1。实验结果表明,风速为0 m.s-1时航空煤油池火的燃烧速率随油盘尺寸增大而单调递增,实验值与理论值的差距随风速增大而减小。实验所得.m″windy/.ms″till与v/D呈线性关系,与前人结论一致,但实验所得参数与前人值不同。同尺寸油盘池火的热释放速率峰值来临时间随风速增大有减小的趋势;不同尺寸油池火的燃烧速率随风速增加而单调递增。对不同尺寸油池火的热释放速率峰值随风速的变化规律作了讨论。     

燃油流量对防火试验火焰特征的影响

为了研究燃油流量对防火试验火焰特征的影响,为防火试验方案的设计提供参考和指导,采用Ansys Fluent软件对NexGen燃烧器进行三维定常数值模拟,分析了不同燃油流量条件下的火焰特征。结果表明:燃油流量对火焰最高温度和火焰形状几乎没有影响,但对火焰长度、监测面上温度分布、7个测量点的平均温度和热流密度有很大影响,通过分析各燃油流量条件下的火焰特征,发现当空气流量为35.8 g/s时,燃油流量在2.0~2.11 g/s——即余气系数为1.15~1.22时,能够用于防火试验。     

隧道混合燃料火灾燃烧蔓延特性实验研究

隧道火灾一直是火灾科学研究领域的重要问题之一。近年来,隧道火灾中由于燃油泄漏而引起的火蔓延现象是一个新兴的研究热点。利用小尺寸(1:10)的隧道火灾模拟实验平台,开展了薄油、窄油池机制下不同混合比例下正丁醇-柴油燃烧特性实验研究。结果表明,根据正丁醇比例,可将正丁醇-柴油混合燃料分为两类。当正丁醇比例不大于20%时,主火焰蔓延速度线性增大,闪燃火焰则由间断变为持续存在且波长由14.17 cm减小到8.42 cm;油面温升速率逐渐增大;当正丁醇比例大于20%时,主火焰蔓延速度接近正丁醇蔓延速度(3.33 cm/s),闪燃火焰持续存在且波长在8.3 cm左右;油面温升速率基本相同。研究结果为认识隧道混合燃料火灾燃烧特性提供了参考。     

不同坡度对正庚烷流淌火燃烧特性的影响

针对液体燃油储运过程中泄漏引发的火灾爆炸事故,设计并搭建流淌槽坡度可调式液体燃油流淌火燃烧试验平台,开展连续泄漏正庚烷流淌火试验。选择水平表面(0°)流淌试验作为基准,改变流淌槽的坡度(0.5°,1°和3°),研究分析不同泄漏速率下连续泄漏正庚烷流淌火的燃烧面积、燃烧速率等燃烧特征参数的变化规律。结果表明:1)连续泄漏正庚烷流淌火燃烧特征参数均随泄漏速率增加而明显增加;2)坡度对连续泄漏正庚烷流淌火燃烧特性影响显著,即使流淌槽坡度增加0.5°,其燃烧特性即发生明显改变;3)连续泄漏正庚烷流淌火的平均稳定燃烧速率随流淌槽坡度的增加反而减小。     

水喷淋对热烟气冷却效应的模拟计算

分析了水喷淋液滴与热烟气传热传质的过程.采用场模拟方法对一系列假定的算例进行计算,探讨了水喷淋作用对热烟气的冷却效果.结果表明,水喷淋作用后烟气层的温度大大降低,烟气温度的变化受喷淋模式和喷头工作压力的影响.最后对水喷淋系统的设计给出了一些建议.