通风对综合管廊内电缆燃烧及火蔓延过程影响的数值模拟研究

综合管廊内电缆的火灾燃烧特性一直被国内外学者所关注,然而目前关于通风对电缆燃烧及火蔓延过程影响的研究相对较少。在通风系统的作用下,电缆内部及外部温度分布、热解气体浓度与无通风情况相比有很大的差异,电缆的燃烧及火蔓延过程将会更为复杂。为了研究通风作用下综合管廊内单根电缆的燃烧过程,采用FDS对15 kV交联聚乙烯绝缘铜芯电缆的火蔓延过程开展了数值模拟。通过分析不同风速条件下的电缆火焰形态、各层材料温度、火蔓延长度和热释放速率(HRR)曲线,详细研究了通风速度对综合管廊内单根电缆燃烧及火蔓延过程的影响。结果表明当通风速度不超过2 m/s时,通风能够促进电缆燃烧,电缆表面存在气相火焰,其火蔓延长度、热释放速率峰值等不断增加,此时综合管廊内火灾危险性不断增大;当风速大于等于3 m/s时,通风抑制了电缆燃烧,电缆的火蔓延长度、热释放速率峰值随之迅速降低,电缆PVC层、XLPE层温升的原因是线芯对绝缘材料的热传导,电缆的火灾危险性也随之减小。     

夹层内PVC电缆燃烧特性分析

通过建立现代建筑夹层模型,研究铺设大量电缆可能引发的火灾效应,探索夹层内电缆火灾特性,找到电缆在夹层内的合理铺设方式,为制定科学合理的防火对策提供依据.本文主要讨论了不同因素对火焰蔓延速度、烟气温度和有害物质生成浓度的影响,并评价了有害物质的毒害作用.结果表明,夹层内铺设电缆的数量、铺设角度和距离夹层底层远近对电缆的燃烧特性有明显影响.1根电缆时火焰蔓延速度为3.17×10-3 m/s,两根时为3.96×10-3 m/s;1根电缆情况下,铺设角度由45°到垂直状态时,蔓延速度由4.01×10-3 m/s增加到26.09×10-3 m/s,产生烟气温度和烟气中有害成分浓度也随之增高;垂直条件下,烟气质量浓度在230 s时达到最高值12.50 g/m3,产物CO的质量浓度远远超出OSHA标准(1.88 g/m3).因此,电缆在夹层内垂直燃烧时发生火灾的危险性更大.     

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。     

辐射热流条件下多层电缆着火的数值模拟

通过CFD计算软件对锥形量热燃烧实验条件下的多层电缆着火性能进行数值模拟计算,对比相应CONE电缆燃烧实验结果,其计算结果表明所建立的电缆模型所得计算结果能够较好预测电缆着火时间。在此基础上,对护套层、绝缘层厚度、线芯层直径等参数对着火时间的影响进行了分析,发现护套层厚度对着火时间影响最大,线芯层对着火时间影响较小;当护套层及绝缘层厚度达到一定数值之后,电缆着火时间将不再发生变化。另外,因为电缆由多层热特性各异的材料组成,不能简单的划分为热薄材料或者热厚材料,但就所模拟电缆而言,其着火时间在不同的热辐射强度下分别表现出与热薄材料或者热厚材料相似的变化规律。     

燃烧风洞的研制及其燃烧特性研究

本文介绍了为可燃物燃烧特性研究而建立起来的模拟自然环境条件的燃烧风洞设备以及在燃烧设备中进行的模拟火场的火蔓延特性研究。在燃烧风洞中进行的可燃物燃烧实验为林火机理的研究、火蔓延模型的建立提供了实验依据．     

火源位置对L型管廊电缆火灾影响规律的数值模拟研究

选取某城市L型综合管廊电缆舱为研究对象,采用FDS数值模拟软件研究了不同火源位置对L型管廊电缆火灾温度纵向衰减规律、烟气浓度分布规律及烟气危害性的影响。研究结果表明,L型廊道构型影响了不同火源位置的管廊电缆火灾最高温度纵向衰减的连续性,基于热边界层理论提出了适用于L型管廊的二维平面最高温度纵向衰减模型。基于峰宽时间计算了L型管廊火灾的烟气总危害性参数,不同火源位置的烟气危害性总在靠近管廊节点位置处最低。这些结果可对综合管廊的消防设计与火灾防控提供参考。     

PVC电缆全尺寸燃烧试验与数值模拟研究

在利用锥形量热计测试方法获得电缆燃烧热、点燃温度等火灾数值模拟参数基础上,利用FDS数值模拟软件对电缆全尺寸试验平台电缆燃烧试验进行模拟.对比模拟结果与试验结果发现,热释放速率、温度等参数吻合较好.热释放速率到达峰值时间试验值为231 s,模拟值为243 s; 热释放速率峰值试验值为53 kW,模拟值为55 kW.研究表明,利用数值模拟对电缆燃烧过程进行精确模拟是可行的.     

木材燃烧温度场数值模拟

木材是一种很重要的可燃物,在燃烧过程中产生的热辐射和烟气会对周围的环境造成重大的不利影响。应用数值模拟方法对木材燃烧产生的温度场进行研究,通过设置模拟参数,构建燃烧产生的温度场,设置了温度测点和温度切片,并将模拟结果通过二维和三维图表达出来。该项成果可为可燃物燃烧的研究提供一定的参考数据。     

碳粒填充床燃烧及着火熄火特性的数值分析

本文提出了碳粒填充床在驻上流场中燃烧的一个轴对称二维数学模型，此模型由床内的气固两相流和床表面上驻点边界层流动两个子模型耦合而成，利用自编程序借助ＰＩＳＯ方法求解两组方程。分别计算了冻结流，平衡流和有限气相反应速率流这三种情况。通过计算确定了不同工况下碳粒床的质量燃烧率及燃烧过程中各参数的分布和变化规律，并对碳粒床的着火与熄持性进行了分析和探讨。计算结果合理，表明本模型可应用于阴燃及其转变为明火过     

细水雾在城市地下综合管廊内灭火特性的数值模拟研究

近年来,综合管廊逐渐成为城市建设热点,选择合理的灭火系统有利于保障消防安全,但相应的规范中未明确具体的设置参数。因此以某城市综合管廊为研究对象,采用FDS数值模拟软件,研究了管廊通风、雾滴粒径、喷雾流量等因素对细水雾灭火特性的影响,研究结果表明:将细水雾灭火系统与通风系统联动关闭通风可以提升细水雾的灭火效果;在此研究条件下,平均粒径为300μm、喷雾流量为13 L/min的细水雾灭火效果较优。     

自然通风消除热源厂房热害的数值模拟与实践

在有余热余湿的厂房 ,大多采用自然通风。笔者采用k ε紊流模型 ,对某钢铁公司二高线厂房自然通风消除热害进行了数值模拟。将生产线上的散热量作为能量方程的附加源项 ,计算厂房内的速度场和温度场 ,优选出了该热源厂房的通风改造方案 :进风口的标高降低 2m ,在操作平台上设置开孔率为 30 %的通风栅栏板。通过对通风改造前、后厂房内温度实测值的对比 ,厂房工作区平均温度下降 5℃ ,风速由原来的平均 0 .2m/s增加到 1.6m/s,厂房内作业区的热环境有明显改善 ,防止了因热环境问题造成的安全事故 ,提高了工人的生产效率。     

窗口溢流火燃烧试验与数值模拟研究

选取20 cm × 40 cm和60cm×30c m两个开口工况对窗口溢流火燃烧现象进行试验和模拟研究.试验台基于ISO 9705全尺寸热释放速率试验台搭建,包括燃烧小室、模拟外壁面、温度测量系统和气体分析系统.结果表明,燃烧状态受通风因子影响较大.蜂值热释放速率随通风因子的增大而增大,而达到峰值热释放速率的时间和燃烧持续时间呈相反的变化趋势.溢流火焰的壁而贴附效应与小室开口比率(宽高比)有关,宽开口火焰壁面结附效应比带开口明显.采用火灾动力模拟软件FDS(Fire Dynamics Simolator)对试验结果进 行数值模拟.模拟得到的热释放速率、溢流火焰温度分布、小室温度以及溢流火焰的壁面贴附效应与试验结果吻合较好.     

微重条件下非稳态燃烧过程的数值模拟

在建立气固相界面耦合燃烧理论模型的基础上，对微重条件下火焰在固相材料表面的蔓延进行了三维非稳态数值模拟，模型中考虑了气相燃烧过程、固相的热解和传热过程，给出了相界面的处理方法。不同算例的计算研究了环境氧浓度、环境压力对微重火蔓延的影响，并与正常重力条件下的计算结果进行了分析对比．结果基本合理。     

挑檐抑制PMMA竖直火蔓延数值模拟研究

应用FDS数值模拟软件,建立PMMA竖直火蔓延模型,通过改变防火挑檐长度和宽度,设计一系列工况,对比分析挑檐长度、宽度以及宽长比对竖直火蔓延的影响。结果表明当挑檐长度为临界值时,随宽度的增加,挑檐上方壁面温度与热释放速率均逐渐降低;挑檐宽度为临界值时,随长度的增加,挑檐上方壁面温度与热释放速率逐渐降低;挑檐长度较长时,有效阻火的挑檐宽度随长度的增加而逐渐减小,最后固定不变,最终建立了防火挑檐的临界点与热释放速率的无量纲模型。     

油罐喷射火燃烧模拟

针对由一定压力的单相或两相介质泄漏或压力泄放系统排放引起的喷射火,利用gambit生成计算区域网格,得到相应的计算模型.再利用Fluent软件中的离散相模型计算气体流动,采用Realizable k-epsilon湍流模型和部分预混燃烧模型来预测燃料的燃烧,模拟了戊烷燃料燃烧和湍动多相流场,给出了燃烧速度矢量、温度和组...     

不同边沿高度油池火燃烧行为的实验和数值模拟研究

采用实验和FDS数值模拟相结合的方法,探讨了边沿高度对油池火燃烧特性的影响。在实验部分,研究了燃烧速率和表观火焰高度随边沿高度的变化趋势,并分别分析了各个阶段的热反馈机制。在实验获得不同尺度、边沿高度正庚烷油池火燃烧速率的前提下,建立相应尺度的不同边沿高度油池火的Fire Dynamics Simulator(FDS)计算模型以针对火焰高度进行了数值模拟研究,分析了实际火焰高度、火焰下探高度随边沿高度的变化趋势,并提出了相关的无量纲拟合式。     

有障碍物半开口管道内氢气燃烧数值模拟研究

基于有障碍物氢气燃烧实验装置进行数值模拟研究,采用Fluent软件分析了半开口管道内障碍物对氢气/空气燃烧特性的影响。结果表明:障碍物会促进实验管段内氢气火焰加速,随着障碍物阻塞率和数量的增加,火焰加速更快且燃烧压力峰值更大;在相同阻塞率下,障碍物形状对氢气火焰速度和燃烧压力峰值的影响很小;燃烧压力随障碍物间距的增大先增大后减小,障碍物间距为3倍管道内径时产生的燃烧压力峰值最大。     

干挂石材幕墙火蔓延数值模拟研究

采用数值模拟技术研究了干挂石材幕墙发生燃烧情况下的火蔓延及羽流特点。通过外部高温辐射源点燃了具有4 cm厚PMMA保温层但保温材料和外层钢板间存在2 cm缝隙下的干挂石材幕墙,对模拟结果的温度场、速度场和热释放速率的分析表明其火蔓延速度较泡沫壁面低,但碳化区形状规则,蔓延路径清晰;虽然热释放速率低,但相对而言火焰高度较高,火焰宽度较小,而且其火羽流呈现点火源的特点。     

电气管廊火场模拟分析与灭火有效性试验研究

针对三种不同尺寸的电气管廊试验环境,开展实体火试验,研究引火源、电缆类型及通风风速等因素对电气管廊火灾温度特性的影响,研究表明,电缆类型及引火源对火灾发展影响较大,通风风速对火灾温度特性产生规律性影响,不同尺寸的电气管廊内温度变化不存在比例关系。细水雾灭火系统可以有效扑灭电缆发热起火及外部火引燃的火灾,数值模拟结果可以较好的预测实体火试验结果。     

基于OpenFOAM的综合管廊舱内燃气泄漏扩散数值模拟

为实现综合管廊燃气泄漏扩散的精确高效模拟分析,进而为综合管廊燃气泄漏事故的安全防控提供技术支撑,利用OpenFOAM对城市地下综合管廊舱内燃气泄漏扩散进行数值建模计算,研究分析通风受限空间内的燃气泄漏扩散规律,并结合对应急响应时间的分析验证了通风策略的有效性。研究结果表明:气体射流作用与浮升力作用是影响综合管廊燃气泄漏扩散浓度分布的重要因素,采取合理的通风措施可有效加速燃气的流动与扩散,缩短燃气泄漏报警响应时间,有利于燃气泄漏事故应急决策与应急救援的快速实施。