地铁列车着火后在隧道内行驶的安全速度

地铁列车着火后在隧道内行驶的安全性对火灾应急救援具有重要意义,而行驶速度是决定着火列车安全性的关键因素.文中以热释放速率为0~10MW的火灾为原型,在1∶8的隧道模型内进行列车火灾模型实验.经过相似变换的模型火灾的热释放速率为0~55 kW.采用正庚烷为燃料,利用变频风机提供的流场模拟列车在隧道中的运动情况.通过测定不同行驶速度、着火部位及火源位置时,风速与火灾热释放速率的关系、列车周围的温度场以及火灾烟气蔓延规律,并以北京地铁为例,得到着火列车在隧道内行驶的最佳速度为41.83 km/h.     

地铁列车着火后在隧道内行驶的安全速度的实验研究

地铁列车着火后在隧道内行驶的安全性对隧道列车火灾的应急救援有非常重要的影响。列车着火后的行驶速度是决定其安全性的关键因素。由于客观原因,难以进行全尺寸试验,故在1:8的隧道模型内设置相同比例的列车模型,进行列车火灾模型实验。原型火灾热释放速率为0510 MW,在模型上加入经过相似变换的荷载,采用正庚烷为燃料,利用变频风机提供的流场模拟列车在隧道中运动的流场。通过测定在不同的行驶速度、着火部位及火源位置的条件下,风速与火灾热释放速率的关系、火焰扩展和烟气蔓延规律、列车周围的温度场以及火灾烟气逆流情况,研究并提出了着火列车在隧道内行驶的最佳速度,为隧道列车火灾的研究和防治提供了一定参考。     

热释放速率的不确定性对可用安全疏散时间的影响

基于室内火灾烟气层高度和温度模型,使用拉丁超立方抽样方法研究了火灾增长系数和最大热释放速率的不确定性对可用安全疏散时间(ASET)的影响.结果表明,对于相当于民用建筑一个防火分区的单室无排烟房间,当最大热释放速率在0～1MW时,其不确定性对ASET影响较大;当最大热释放速率为1～4MW时,火灾增长系数对ASET的影响大于最大热释放速率对ASET的影响;当最大热释放速率在4～8MW取值,仅考虑最大热释放速率的不确定性时,ASET为一确定值,此时热释放速率的不确定性对ASET的影响仅由火灾增长系数产生.     

1 ∶ 4缩尺厂房中功率火灾试验研究

为研究局部火灾作用下大空间建筑内火源、热烟气以及室内空间和钢构件温度场的发展及分布规律,设计建造了一个缩尺比为1∶4的门式刚架厂房模型,在模型内开展相当于中功率火灾的小规模火灾试验.试验过程中测量了模型内部各关键位置的热空气和钢构件温度,并采用《建筑钢结构防火技术规范》(GB51249-2017)给出的钢构件温度场计算公式对试验中构件升降温进行计算对比.结果表明:热空气温度峰值从火源正上方向四周逐渐减小,沿跨度方向两侧温度分布基本对称.局部火灾下建筑内部空间明显可分为热烟气层高温区、次高温区和热烟气层以下区域.钢构件温度沿截面方向分布较均匀,其温度变化明显滞后于热空气.对于处在热烟气层以下的钢构件,其温度场计算需要额外考虑火焰的直接辐射作用.     

水帘柜对地下工程火灾的消烟降温性能分析

为研究地下工程火灾时内部消烟降温新技术,使用装置结构简单、清洁水利用效率高的改进型水帘柜对火灾烟气进行处理,通过设置水旋清洗段和吸附净化段以提高对烟气的消烟降温效果。运用相似准则建立小比例模型实验台,研究不同火源热释放速率下烟气经水帘柜处理后的温度变化、能量耗散和能见度变化。实验结果如下:火源热释放速率越大,水帘柜对烟气的降温效果越明显;烟气经水帘柜壁面散失的热量占主要部分;水帘柜对火场能见度提升具有显著效果,且能见度提升与火源的热释放速率呈负相关。     

高校宿舍走廊火灾烟气运动的数值模拟

建立了一个简化的高校宿舍走廊模型,采用美国国家标准和技术研究院(NIST)开发的FDS模拟软件对宿舍进行火灾模拟,得出了烟气温度、一氧化碳浓度以及能见度等在走廊的变化规律:当火源热释放速率为1 500 kW时,走廊内高度越高,烟气温度和CO浓度(体积分数)越高,可见度越低;着火房间近端和靠近走廊尽头的隔墙处的危险性要大于走廊的中段处。研究结果可为高校宿舍火灾烟气的有效控制、人员疏散、火灾扑救提供理论依据。     

环境湿度影响受限空间池火的实验

为了分析高湿环境下火灾发展和烟气蔓延的复杂性和不确定性,本文搭建了3.6m×1.2m×1.4m的受限空间实验模型,以直径600mm的酒精作为火源,在室温(20±2)℃和相对湿度［(30%~90%)±5%］范围内调整受限空间环境条件,测试模型空间内燃料的质量损失速率、池火火焰温度、上部热烟气层平均温度、火焰对周围环境的热辐射、地面接收到的热辐射、火焰根部O₂浓度、烟气中CO₂浓度等参数,分析不同环境湿度条件下受限空间池火的发展规律.实验结果表明,常温条件下,环境湿度达到90%左右时,燃料的质量损失速率、火焰对周围环境的热辐射、火焰温度和上部热烟气层平均温度均显著下降,火灾旺盛阶段持续时间延长,熄灭阶段温降梯度减小.因此,常温环境中,相对湿度90%的高湿条件下池火的发展和蔓延会受到显著抑制.     

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．     

列车着火后继续在隧道中行驶的烟气特性

保障隧道列车着火后继续向前行驶的安全性是火灾应急救援的目标.文中采用计算流体动力学方法,使用STAR-CCM+软件的滑移网格功能,研究了不同列车行驶速度和火源热释放速率对隧道内烟气特性的影响,得到列车携带火源在隧道内行驶时烟气温度的分布规律和最佳行驶速度.结果表明:隧道列车着火后继续向前行驶时,存在一个使温度达到最低的最佳行驶速度50km/h;当列车运行速度恒定时,火灾热释放速率越大,人眼高度处的最高温度也越高;热释放速率恒定时,最高温度随着列车行驶速度的增大先减小后增大,呈开口向上的抛物线形状;随着着火列车向前运行,列车车顶进风口的最高温度逐渐上升,在隧道横断面的中性面上,最高温度值有较大的振荡;在隧道内340 m处温度最低,但是也达到了166.45℃.列车顶部区域的温度过高,可能会被烧毁性破坏,因此可考虑在列车着火后继续向前运动的同时给隧道通风,以降低环形空间的温度.     

不同通风方式下地铁区间隧道火灾烟气特性分析

为了解不同通风方式下隧道火灾烟气的运移情况,开展了管道热烟实验;进行了不同通风方式下火灾烟气运移的数值模拟;分别采用理论计算和数值模拟方法得到了不同火源热释放速率的纵向临界风速。结果表明:纵向风速较小时管道中的烟气呈现层状运动,风速较大时烟气分层现象消失;车厢内烟气的温度高于车厢外相同高度的烟气温度;采用数值模拟得到的临界风速低于弗洛德临界模型的计算结果;相同火灾功率时压入式通风临界风速比抽出式通风临界风速略小。当隧道内产生速度不小于2 m/s的纵向风时,可将烟气限制在火源的下游隧道。     

改进点源法在火灾热辐射计算中的应用

为了对火灾热辐射进行较为准确的计算,借鉴CFD计算理论,对热辐射点源模型进行改进,根据火焰宽度、燃烧速率相同的原则,对火焰进行“离散”,对控制点的数量进行分析,并试验验证改进点源模型的精确性.结果表明:改进点源模型实现了火灾热辐射的快速计算且精度较高,当火焰高度上点源个数为71时,点源个数的增加对计算结果的改善不明显;...     

热辐射对中庭火灾烟流的影响

根据中庭火灾特点，提出了考虑辐射换热损失和壁面传热损失，不考虑燃烧过程视火焰为体积热源，浮升力作用下火灾烟气紊流流动的场模型，引入6通量辐射换热模型，分析热辐射对中庭火灾烟流的影响，并将辐射换热损失计入壁面传热损失，简化辐射换热模型计算，采用PHOENICS通用软件进行数值计算。结果表明，由于中庭温度相对较低，较射换热的影响较小，将壁面传热系数取最大值，从而将辐射换热的影响计入壁面传热损失的计算方法是可行的，应进一步完善数学模型，引入燃烧子模型。     

建筑火灾温度的场网复合模拟

针对多功能建筑模型,构建了场模拟和网络模拟之间的联接平台,对特殊受限空间(着火室和大空间房间)采用场模拟,对体积均匀受限空间采用网络模拟.将场、网单独模拟的结果相互作为彼此交界面的边界条件,实现了模型建筑在特定火灾场景下的场一网复合模拟.复合模拟可以清晰地提供特定火灾场景下特殊受限空间内烟气各物理量分布的详细信息,还可以足够准确地预测建筑内各受限空间的烟气运动特征,满足了求解精度和求解速度的要求.     

矿井火灾时期温度分布数值模拟

矿井发生火灾时，由于风流温度的变化，在井巷中会产生“浮力效应”和“节流效应”，风流受火灾动力的作用，容易引起其状态紊乱，甚至造成整个通风系统风流状态的混乱。矿井火灾时期温度不易直接测量，本文提出了矿井火灾时期温度分布计算数学模型，结合人工智能理论中的深度优先搜索法，编写了火灾时期烟流传播过程及温度分布的软件，对矿井火灾时期烟流传播过程及温度分布进行了数值模拟，对制定火灾预案及火灾时期决策具有重要意义。同时利用深度优先搜索法，确定了火灾时期任一时刻非污染范围、污染范围、火区和可能污染范围，为确定避灾路线和救护路线提供了依据。     

The zone-particle model for building fire simulation

An effective fire and smoke propagation model is important for evaluating building safety, indicating safe rescue paths in emer-gencies, and determining proper control strategies. In this paper, a new model to simulate smoke propagation and to characterize mixing behavior is developed. In this model, a function considering the mixing behavior between the hot smoke and cool air is introduced to better resolve the temperature and smoke profiles in the vertical direction. Smoothed particle hydrodynamics (SPH) approach is used to obtain the function distribution through reconstructing velocities of marker particles and determining locations of particles in each layer in the zone model. The fundamentals of the model are presented in detail in this paper. A test (a simple building with experimental data and CFD simulation) is used to verify the model, in which experimental data and CFD simulations are compared to predictions from the new model and those from a two-layer model implemented using CFAST (Consolidated Model of Fire and Smoke Transport, developed by NIST). Favorable agreement of the new model results is seen with experiment data or CFD simulations. The new model also provides more accurate prediction of temperature distribution in comparison to the two-layer model.     

辐射特性模型对机舱火灾模拟的影响

分别用灰体和窄带两种不同的介质辐射特性模型,模拟了封闭机舱内火灾的发生过程,并对其中的温度、气体浓度、辐射热流等的分布进行了比较和分析。结果表明在火灾发生的前50 s之内,两种模型差别不大。在50 s之后,由于机舱内的烟气产量和CO2,H2O等多原子气体的迅速增加,两种模型的模拟结果差别增大。灰体模型对辐射换热量的预测大于窄带模型。由于辐射参与介质本身是非灰的,所以窄带模型对辐射的预测更准确。这一结论也通过气体成份分布和烟气浓度分布的结果得到了证实。研究可为机舱火灾的准确模拟研究提供参考。     

点型感烟火灾探测器响应信号时程数值预测方法

为预测点型感烟火灾探测器的响应信号时程,提出了采用FDS软件进行数值风洞实验、标定探测器Cleary迟滞模型参数的方法和步骤。以JTY-GD-1109A光电散射感烟探测器为例,标定了与之匹配的Cleary迟滞模型参数;结合FDS火灾模拟分析结果,给出了适用于顶棚射流速度0.15~0.6m/s的探测舱内响应信号时程预测模型;通过一个室内火灾模拟算例,说明了该预测模型的应用。为评估点型感烟火灾探测器火灾探测的有效性提供了数值方法。     

基于Pyrosim的航站楼火灾差异化喷淋系统仿真

民用机场航站楼净空高度大、纵深长,当发生火灾时,极易造成烟气积聚、人员伤亡。为了更精确地了解有无喷淋对航站楼火灾发展变化的影响,提出了使用Pyrosim火灾仿真软件,耦合火源点、喷淋、排烟、热电偶、等因素进行综合布局分析,建立航站楼FDS模型,并进行精细化仿真,计算得到有无喷淋系统情况下的烟气层高度、能见度、热辐射温度运行等关键指标,仿真结果更真实、准确地推演航站楼火灾发展演化规律,能够更好地为火灾的应急预案的制定提供决策支持。     

火灾中烟气毒性成分向远距离房间传播的实验研究

烟气的影响是火灾中人员死亡的最主要原因,为此利用"房间-走廊-房间"结构的模拟实验台进行了大量的实验,研究了火灾中烟气有毒成分向远距离非火源房间传播的特点.结果表明,门的作用非常显著,温差和一氧化碳浓度都随着门高度的增加而有规律地增加,一氧化碳浓度峰值的出现会随着门高度值变小而显著延迟;温度与一氧化碳浓度在垂直方向的分布差别很大,这说明烟气温度和毒性成分在远距离房间垂直方向上分布相互不一致.