基于EDC模型的含HCN火灾烟气数值模拟及毒性评价

在大涡模拟中嵌入湍流涡耗散概念(EDC)模型,可实现全尺度火灾过程中复杂化学反应的数值模拟及毒性气体产物的捕集。利用新模型对某沙发作坊火灾场景进行数值重构,并利用N-GAS模型评估火灾烟气的毒性,研究氰化氢(HCN)对火灾烟气毒性的影响。结果表明:全尺度火灾场景中基于EDC模型的火灾烟气数值模拟具有可行性;火灾烟气毒性评价显示人员死亡的主要原因是烟气毒性作用,并非高温灼烧,与火灾调查结果一致;含HCN的烟气毒性评价值超出不含HCN的烟气一个数量级,且超出危险临界值1.0;HCN的存在极大地增加了火灾烟气的毒性,表明其对多组分火灾烟气毒性有重要影响。     

基于化学反应动力学机理的中等尺寸甲烷湍流扩散火焰的数值模拟

通过代码修改,在大涡模拟(LES)中嵌入气相化学反应速率、组分热力学性质和输运特性三大机理文件,严格意义上实现甲烷燃烧的四步简化机理与火灾动力学模拟软件(FDS)的成功对接。燃烧模型采用针对多组分燃料的涡耗散概念(EDC)模型,模拟0.3m直径的甲烷湍流扩散火焰,并分别与基于无限快反应速率的总包单步和两步化学反应预测结果对比。分析预测结果可知:四步机理能够很好的适应FDS框架,其模拟结果具有可靠性,时均温度、速度和主要反应物的预测结果高度一致;机理导入后可以预测CO2、H2O以及中间产物CO和H2的浓度,更合理地描述了火灾中气相产物的产生与输运过程。不同反应机制下主产物CO2和H2O浓度对比结果理想,在高温反应区内存在一定的差异,在高温反应区外呈现出高度的一致性。