室内火灾烟气层高度的理论与模拟研究

通过对室内火灾中烟气层质量守恒方程的求解,得出了烟气层稳定高度的数学表达式,分析了影响烟气层下降速度和稳定高度的因素,并运用CFAST区域模型进行了数值模拟。结果表明,室内火灾烟气层下降到一定高度将达到稳定,下降速度和稳定高度与火源大小、房间几何尺寸等因素有关;火源功率越大、房间面积越小、通风口越小,烟气层下降速度越快;房间面积和房间高度越大、通风口越小,烟气层的稳定高度越小,改变火源如果引起烟气净累积量增加则稳定高度减小,反之,稳定高度将增大。     

防护工程火灾烟气分布特性模型实验

为讨论防护工程火灾时烟气分布特性,根据相似原理搭建了模型与实体比例为1∶4的模型实验台,进行了6个工况的模型实验,分析了火源单室内烟气温度分布规律以及烟气层高度特性,并对走廊内烟气顶棚最高温度及纵向衰减遵循的规律进行了研究。结果表明,火源单室水平方向温度分布不均匀,竖直方向温度分布可用"三区域"描述;与普通单室"双区域"模型不同,分段线性法比较适合于火源单室内烟气层高度计算;Alpert模型更适用于防护工程密闭防火分区走廊顶棚最高温度的预测,走廊内无量纲温度符合幂指数衰减规律。     

线火源与点火源在巷道火灾中烟流特性对比

为揭示井下线火源与点火源诱导火灾的不同,达到有针对性的进行矿井火灾防治,依据两种火源类型的燃烧特性,应用火灾动力学模拟软件FDS,建立了符合井下火灾燃烧特点的矿井平巷火灾模型,模拟对比分析了两类火源在相同火灾场景下烟气运动过程、速度分布及温度衰减规律.研究结果表明:在1.2 m/s风速条件下,线火源在顶棚射流过程中烟气的水平运动速度大于点火源,烟流逆流长度较长;巷道中截面火源附近速度最大,可达3.5 m/s,由于节流作用和输送机的遮挡,上风向顶板附近及输送机后部风速减小.顶板最高温度随火源距离的增大出现衰减,且线火源的衰减速度小于点火源,竖向温度由巷道顶板向底板方向递减.因此,线火源的火灾危害性更大,在火灾防治中应该给予更高的关注.     

通风控制下建筑物通道内火灾烟气运动的数值模拟

通风控制下的建筑物火灾具有很大危害性.对受通风控制的建筑物通道内的火灾烟气运动进行了数值模拟,给出了烟气温度、速度和组分质量分数的分布.将模拟结果与燃料控制下通道内火灾烟气运动的计算结果进行了对比,揭示了不同燃烧状况下通道内烟气运动与火蔓延的特点.     

纵向风条件下障碍物对矿井巷道火灾烟气流动的影响

为了研究障碍物对矿井巷道火灾烟气流动的影响,采用火灾模拟软件FDS考察了离火源不同位置的障碍物对巷道火灾烟气流动和温度场的影响。结果表明:与空旷巷道相比,有障碍物存在的巷道烟气逆流的距离增加,障碍物位于火源上游离火源的距离越近,烟气逆流的距离越远;障碍物处于火源上游,热烟气会在障碍物与火源之间聚集,随着障碍物与火源之间距离增加,热烟气沉积的距离随之增加;有障碍物存在的巷道,高温区分布在火源与障碍物之间,巷道顶棚处烟气的温度高于空旷巷道。     

狭长通道内火灾烟气毒性成分空间分布的实验

利用模拟狭长通道的小型实验台研究了火灾烟气传播过程中毒性成分的空间分布规律．结果发现，烟气成分的分布沿着水平方向呈现不同的特点，在远离火源的位置呈上下两层分布，符合两层区域模型，而在离火源较近位置则递变分布，则须用场模型或者多层区域模型评估．实验表明，烟气毒性成分的浓度峰值随高度的降低呈现明显的阶梯变化，在过渡区段骤升骤降．实验测量到，CO和CO2迁移时浓度峰值在远离火源处仍然保持相当高的浓度甚至高于火源近处的浓度，这与火灾中很多遇难者死于远离火源位置的结果是一致的．     

多火源状态下巷道烟气流动规律的数值模拟

为分析多火源对煤矿巷道火灾烟气流动的影响,以某矿一运输顺槽为研究对象,采用数值模拟软件FLUENT对单火源、双火源及三火源条件下巷道内烟气扩散过程与流动规律进行了数值模拟与分析,结果表明:多火源燃烧时火源之间存在强烈的相互作用,同时,火源之间的空气卷吸作用和热辐射反馈作用使得燃烧程度更为剧烈。     

高层建筑火灾时烟气温度扩散的数值模拟

分析了高层建筑火灾期间疏散通道内烟气温度场分布的变化规律.通过建立热平衡差分方程,分析烟气与建筑物墙体的传热过程;建立烟气与空气混合的数学模型,分析烟气在高层建筑横向通道内的扩散过程.通过算例分析了烟气温度与扩散时间和疏散通道长度的变化规律,在烟气扩散过程中烟气温度变化受火源烟气发生量的影响较大,而受建筑墙体与烟气热交换的影响较小.     

排烟口位置对“侧室-通道”式建筑排烟效果的影响

排烟口布置方式对于火灾时期的排烟系统的排烟效果影响较大,为了对比分析排烟口布置方式对侧室-通道结构火灾时期排烟效果的影响,利用FDS火灾模拟软件对"侧室-通道"结构火灾时期排烟口顺通道走向上的不同布置方式的排烟效果进行了模拟研究。对比分析了排烟口均匀布置与集中布置、靠近疏散出口布置与靠近火源布置四种工况条件下的排烟效果;结果表明:排烟口均匀布置比集中布置时疏散出口区域烟气温度低5.4%,能见度提高10%;靠近火源布置比靠近疏散出口布置时疏散出口区域烟气温度低11.5%。     

城市地下联系通道火灾通风排烟设计方法

 城市地下联系通道是一种新型地下交通形式,其火灾通风排烟设计较一般城市直线型隧道更为复杂。针对地下联系通道的构造特点,提出火灾时将车行通道视为一个独立于地下车库的构筑物,依据竖井和出入口布局,利用防火卷帘将整个通道分隔成多个排烟控制区段,使烟气在设定排烟区段内沿车行方向排出地面的火灾通风排烟设计方法。以苏州火车站UTLT为依托工程,将其划分为8个排烟控制区段和3类通风排烟组织方式,利用FLUENT对典型场景火灾烟气蔓延进行模拟计算。模拟结果表明,烟气被限制在设定排烟区段内流动并排出地面,且防止了烟气逆流产生,可有效保证火源下游车辆和火源上游人员的逃生安全,验证了火灾通风排烟设计的合理性。     

Experimental Study of Tunnel Fire with Natural Ventilation

The 1/15 reduced-scale experiments using Froude scaling were designed to study the effect on the smoke control efficiency for subway tunnel fires with natural ventilation mode.The propane gas fires with heat release rate 11.48 kW was used,which corresponds to the heat release rate 10 MW in the full-scale tunnel.The temperature distributions under the ceiling were measured by K-type thermocouples to investigate smoke move-ment,and the velocity of smoke in shafts was measured by hot-wire anemometer to obtain the smoke extract amount of ventilation shafts.The results show that the smoke temperature under the ceiling varies with the lon-gitudinal different distance from fire Source.The results also show that the smoke temperature distributions and the smoke control efficiency in tunnel vary with the space between ventilation shafts and vary with the area and the height of ventilation shaft.     

侧室—走廊烟气运动特性的盐水模型

运用盐水实验模拟方法与液体双染色技术研究了侧室点火源烟气在走廊内的发展过程和运动特性,证实了走廊内存在着明显的烟气空气分层现象,且烟气在走廊内对环境空气的卷吸作用可忽略不计．通过研究侧室点火源位置、强度等与走廊烟气层运动速度之间的关系,得到了走廊烟气运动的无量纲速度与侧室火源强度无关的结论．最后,应用单室点源羽流模型,通道重力流模型和相似理论,并结合分析实验结果,建立了走廊烟气运动速度的盐水模型．     

RLPG再生喷射燃烧过程的全模拟

利用建立的再生式液体药火炮（ＲＬＰＧ）中再生喷射燃烧过程的多维多相流数学模型，以３７ｍｍＲＬＰＧ为对象，对其再生喷射燃烧过程进行了全模拟，揭示了过程中各物理量的时空分布特征。结果表明：（１）整个液体喷射过程期间，燃烧人存在连续的液注形态。液体药的燃烧主要发生在燃烧室和身管入口区区域。（２）身管入口节流对燃气流速加压力的时空分布产生重要影响。身管中段的燃气流速和压力沿轴向成线性分布。（３）燃烧室和身     

高大空间早期火灾试验的火源选择研究

对早期火灾探测器试验的两种火源——棉绳阴燃火和木材热解火进行试验,分别从烟气运动速度、烟气温度,火源温度以及环境对烟气的影响进行对比分析,找出早期火灾的运动规律,并为高大空间早期火灾试验选择合适的火源。     

顶部不同开口尺寸腔室中油池火灾的发展过程

在项部开口腔室内开展庚烷油池火的燃烧实验,研究了开口尺寸对火灾发展过程的影响.实验使用了2种直径的油池和6种大小的水平开口,并测量了燃料质量损失速率、腔室内的气体温度分布以及火源根部附近的气体浓度变化过程.结果表明,根据火焰熄灭的原因,燃烧可分为缺氧熄灭模式和燃料耗尽熄灭模式.在缺氧熄灭模式下,顶部开口尺寸对燃料消耗率、质量损失速率和气体温度分布的影响较小；火灾进入燃料耗尽熄灭模式后,质量损失速率以及气体温度均随开口尺寸增大而增大.同时,随着开口的增大,火焰熄灭时的氧气浓度变大.在项部开口腔室火灾中,燃烧开始后,烟气在腔室内迅速沉降并充满整个腔室,“双区模型”不再适用.     

A multi-layer zone model for predicting temperature distribution in a fire room

Modelingoffireinacompartmentcanbeachievedeitherusingazonemodelingmethodoracomputationalfluiddynamics (CFD )modelingmethod .Themostcommonzonemodelisthetwo zonemodel.Themaincharacterofthismodelisthatitdividestheroom (s)intoahot ,upperlayerandacooler,lowerlayer ,andthatthephysicalpropertiesofeachlayer ,suchasitsgastemperatureandspeciesconcentrationsarealluniform .Somemodelsofthistypehavebeendeveloped[1～3] ,andacomprehensivereviewoftheexistingtwo zonefiremodelscanbefoundinreference [4 ].Thecomp…     

高阶精度格式在火灾模拟中的应用

对流作用在火灾诱导的烟气运动中占主导地位。为了更好地研究火灾诱导的烟气运动,该文构造了一种新的4阶精度的有限差分格式,用以离散火灾烟气运动的控制方程——低M ach数可压缩N av ier-S tokes方程的对流项。将此格式加入到美国国家标准技术局开发的火灾模拟软件F ireD ynam ics S im u lator(FDS)中,对典型的油池火灾和单室火灾的问题进行了数值模拟。将速度和温度分布的计算结果与实验结果和二阶精度的FDS程序计算结果相比较,结果表明该文提出的格式在较少的网格下得到了比二阶精度格式更接近于实验值的结果。这说明在火灾模拟中,相对于二阶精度的格式来说,高精度格式是一种更好的选择。     

综合体高压细水雾特性参数控火灾动态模拟

利用建筑信息模型（BIM）技术建立商业综合体3D模型并采用分层转化方式转化为火灾动态模拟（FDS）计算模型,分析大空间综合体超快速火中高压细水雾与火焰相互作用过程,研讨单一喷头Ⅱ级高压细水雾在不同喷射速度、雾化角以及水雾压力因素下与火焰相互作用过程,分析细水雾控火效能。研究结果表明：雾化角增大一定程度,细水雾控火效能提高;大空间综合体在不同雾化角高压细水雾施加初期造成湍流扰动比受限空间更加剧烈且温度有回升现象,最佳雾化角大于受限空间;喷射速度增大一定量值,降温速率与幅值均增大,充分发展阶段温度震荡幅度及时间区域小;随着压力上升至临界压力,温度回升之后波动小,对火源控制效果越好,当超越临界值,火焰横向扩展并加快高温烟气中一氧化碳（CO）流动     

天然气井喷点火空间范围和热辐射对井场周边设施的影响

 天然气开发过程中,井喷事故后果非常严重,井喷天然气燃烧产生的热辐射会对井场周边人员及设施造成严重伤害。本文以实际工程项目为例,利用计算流体动力学软件CFD,以3种不同压力、外界风速和2种出口直径为边界条件,分别对井喷情况下的流场分布进行了数值模拟计算,并对模拟结果及其对周边设施的影响进行了分析。数值模拟结果表明,其他参数不变的情况下,压力或出口直径的变化不会导致出口流速的变化,井喷后气流的出口速度约为400m/s,而火焰表面温度超过1500K,喷射火对周边建筑物的损伤半径在40m左右,对人员的伤害半径在104m左右。