风门启闭对船舶机舱火灾烟气蔓延影响的模拟对比研究

利用火灾区域模拟基本原理和使用方法,对扑救难度较大的船舶机舱火灾烟气运动进行了研究分析。结果表明:通风口开启与关闭对机舱烟气的界面高度、烟气层温度、平均压力、烟气中O2、CO浓度等运动迁移规律有较大影响。关闭全部通风口进行封舱灭火需要把握良好的时机,封舱过早或过迟都会使火灾损失增大,并且,封舱灭火时,尽可能不提前开启舱门,过早进入火场。开启舱门时会发生高温烟气冲击伤人事故,并将导致因开启舱门而进入新鲜空气造成火灾复燃后果。模拟结果对机舱火灾的扑救具有一定指导意义。     

火灾后混凝土梁抗剪承载力试验与有限元分析

对一根常温和七根火灾后混凝土梁进行抗剪试验.梁三面受火,采用ISO834标准升温曲线升温2h,待冷却后进行试验.试验主要考虑剪跨比的影响,同时对截面尺寸、受火位置的影响进行了研究.结果表明:火灾(高温)后混凝土梁抗剪承载力降低,刚度下降,极限位移增加;随着剪跨比的增加承载力降低;高温对混凝土受压区影响明显;三面受火状况下,截面高度对高温后混凝土抗剪性能的影响与常温下一致.建议了抗剪承载力有限元计算方法,其结果与试验值吻合较好.     

水平火灾实验炉试验与模拟分析

基于改进热平衡法,结合天然气燃烧的特点,采用火灾动力学模拟软件(FDS)构建水平火灾实验炉的数值模型,进行混凝土双向板火灾试验模拟研究.结果表明:通过控制燃料的供应速率控制燃烧机的输出热功率,可以实现水平火灾炉升温曲线与ISO 834的标准火灾升温曲线接近,模拟平均炉温与试验平均炉温最终误差为2.2%(22 ℃);水平炉烟道口温度高于平均炉温约87 ℃,与实际火灾实验炉烟道口频繁损坏现象吻合,因此,在实验炉设计中,应提高烟道与炉墙连接区域的设计耐火极限;FDS模拟得到的火灾炉内部及楼板受火面温度场呈不均匀分布,符合火灾实验炉各热电偶测点实测升温曲线不同的规律,温度场数据可用于研究非均匀温度场对混凝土板力学性能的影响.     

大型商场开敞空间防烟分区内烟气运动的模拟

针对大型商场火灾危险性严重的典型部位,运用数学模化和计算机模化的方法,采用双层区域模型,建立了开敞式空间防烟分区内烟气流动过程的数学模型和计算机模化软件CSMOKE.应用模拟系统对防烟分区内火灾初期的烟气流动情况,包括烟气的产生量、烟气层的温度以及烟气层厚度随时间的变化等进行预测,并对影响火灾发展主要因素的影响规律进行了研究.同时,分别以汽油油盘和标准试件为燃烧物开展了大型商场开敞空间防烟分区的实体火灾试验,获取了火灾和烟气运动的特性参数.模拟计算结果与实测结果的误差在20%以内.     

水平巷道火灾浮羽流及顶板射流积分模型

为研究矿井火灾火源区域烟流流动规律，以便对矿井火灾灾变风流的流动状态进行更详细地描述和计算机动态模拟，分析了矿井水平巷道火灾浮羽流的特性和顶板射流的形成原因，从基本物理定律和守恒方程出发，采用二维平面射流和动量积分分析方法，建立了水平巷道火灾浮羽流和顶板射流的数学模型。此模型经实验和计算检验修正后将作为矿井火灾区域模拟的理论基础。     

Simulation of a compartment fire using a zone model

This paper presents the zone modeling analysis of a single compartment flashover fire. Two criteria are applied in the model to judge the onset of ignition for different combustibles. By calculating the total received energy through radiation or the surface temperature of the combustible, the fire growth can be quantitatively determined. The improved zone fire model shows the influence of different combustibles upon the fire growth. This model is better than the traditional zone model because the common criteria of flashover, i.e. an upper layer temperature of 600℃ and the heat radiation intensity received by the floor of 20 kW/m^2, have not been applied in it.     

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。     

液态二氧化碳防灭火装备及其工程应用

 为有效消除矿井火灾隐患, 保障井下作业人员安全, 避免煤炭资源的损失扩大, 研制了液态二氧化碳CO₂(l)的储罐、地面汽化防灭火系统和井下直接防灭火系统.储罐的自增压系统可使CO₂在其内保持液态状态而不结冰;CO₂(l)的地面汽化灭火系统可以将CO₂(l)在地面运用电热汽化器和空温汽化器汽化, 气态的CO₂在稳压罐内稳压达到1.5MPa后, 以0.5MPa的压力通过管道输送至火区进行防灭火;CO₂(l)防灭火列车可以直接将其运到煤矿井下的高温地点或火区附近, 快速降温、灭火.照金煤矿122综采工作面防火工程实践表明, CO₂(l)可以快速有效降低火区环境的温度、氧气和煤自燃指标气体浓度, 消除火灾隐患.     

套室内扩散燃烧火灾的三维数值模拟

采用非稳态湍流模型和湍流与化学反应相互作用的涡耗散燃烧模型,对套室内扩散燃烧的火灾进行了三维空间数值模拟.给控制方程添加不同源项以反映化学反应净产生速率对流场的影响,采用交错网格有限容积法将计算区域进行离散,用SIM-PLE算法求解离散控制方程.通过对套间内3种不同释热率情况下火灾的数值模拟,研究了套间内火灾发展、烟气温度分布和燃烧产物浓度分布规律.研究表明火源释热率的大小对烟气温度场的影响较大,对燃烧产物CO2浓度场的影响不很明显.释热率较小时,较短时间内仍能产生大量的烟气;释热率较大时,烟气层迅速形成,温度上升程度更为剧烈.此研究结果对于准确预测套室内火灾传播规律、有效阻止套室内烟气扩散和设计合理的排烟结构有一定的指导意义.图8,参12.     

微米和纳米钛粉尘层着火蔓延特性研究

为了解微细钛粉的层火灾危险性,采用标准热板测试装置和自制的粉尘层火蔓延实验装置,研究了微米和纳米钛粉尘层最低着火温度和火蔓延速率变化规律,并验证了热爆炸理论模型和粉尘层火蔓延速率模型的适用性.结果表明:钛粉尘层最低着火温度随粒径减小而降低,33μm钛粉和60~80nm钛粉的粉尘层最小着火温度分别为>400℃和230℃,与Thomas模型计算结果基本吻合;钛粉的层火灾危险性受粒径影响较大,实验测得微米和纳米钛粉的粉尘层火蔓延速率分别为13.60和500.57mm/s,均大于理论模型计算结果.研究结果对微细钛粉的层火灾安全评价和工业防火防爆设计具有参考价值.     

用阻化剂防灭火技术安全回采易燃分幅工作局面

论述了铁法煤业集团晓南矿利用凝胶阻化 剂防灭火技术，对采煤工作面漏风通道的检测及对漏风带合理布置防火钻孔，向防火钻孔注凝胶，同时对采空区及高冒顶区实施汽化阻化防火，起到了煤层堵漏隔绝供氧、阻化降温的作用，从而实现了易燃分幅工作面的安全生产。     

综合管廊电缆桥架火灾的温度场分布特性研究

针对综合管廊电缆火灾的危害性,建立了截面尺寸为1:1的综合管廊模型,重点研究电缆桥架火灾造成的受限空间温度场分布。结果表明：烟气的沉降作用可将垂直温度场划分为顶棚射流层、中间热烟气过渡层和底部冷空气层;封堵端口会加快顶棚烟气温度的纵向衰减速度,并分别提出了封堵侧和贯通侧的温度衰减预测模型;对于火源功率较小的电缆桥架火灾,火源功率与顶棚最大温升满足线性关系;通过建立顶棚最大温升预测模型,发现实验值与预测值之间的误差大多维持在30%以内,其中最小的预测误差为14.73%,模型的整体预测效果较好。     

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.     

短舱管路接头耐火试验数值仿真预测

防耐火性能是航空发动机零部件满足适航要求的基本指标之一,在短舱火区内输送可燃液体的管路是其中的关键考核部件。为预测短舱管路耐火试验结果,评价管路接头火焰耐受性能,提出了开展标准火焰燃烧仿真获取第三类边界条件,通过管路流热耦合换热获取传热稳定后的流体域及固体域温度场,作为热边界条件进行结构变形分析考察管路接头接触状态的数值分析方法。通过直管火焰冲击试验及管路接头耐火试验对相关结果进行了验证。结果表明：出口管路温度预测结果误差小于3%,管路接头泄漏预测结果与试验结果一致。     

建筑物通道-单室内火灾烟气运动的数值模拟

对有自然通风的建筑物通道一单室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。模拟得到的烟气温度场和速度场在火源区及火源以外的其它区域均与实验数据相符合,预报出了二氧化碳与氧气浓度的分层分布。在所研究的释热率条件下,通道一单室内的火灾处于燃料控制状态。     

钢骨混凝土抗火性能非线性分析

进行了12个钢骨混凝土柱火灾下反应的试验．利用有限单元法和有限差分法的混合解法，编制有限元计算程序，得到钢骨混凝土柱的温度分布和极限承载力的数值计算方法．通过程序计算与火灾试验结果的对比分析，验证了分析理论和计算程序的可靠性．通过各种受火时间、长细比和偏心距的钢骨混凝土柱抗火性能的计算，得出了相应的极限承载力计算公式．     

大空间建筑防火分区的设计方法研究——以厦门机场空运货站为例

根据我国现行建筑防火规范对空运货站进行防火分区设计无法满足其高效便捷的作业空间要求，因此需要探讨大空间建筑防火分区的设计方法．厦门机场空运货站拟采用美国国家防火协会标准“防火分隔带”的方法进行分区，为论证该设计方法的可行性，利用CFAST火灾模拟软件对空运货站从火灾危险性、火灾场景以及烟气流动状态预测等方面进行火灾模拟分析，研究结果表明采用“防火分隔带”对大空间建筑进行防火分区能够满足其防火功能要求．     

房间内强自然对流的两方程模型模拟研究

强自然对流是火灾时的主要流态之一,利用标准火灾房间内的基准实验数据,比较了工程上常用的3种两方程k-ε模型在预测大功率热源引起的强自然对流时的效果,即Standard(标准)k-ε模型,RNG(重整化)k-ε模型和Realizable(可实现)k-ε模型.研究发现火灾房间内存在垂直方向的下低上高的温度分层,且加热量越大,垂直温度分层的梯度也越大.Standard k-ε模型计算得到的热源附件的湍流动能最大,湍流黏性也最大.总体而言,Realizable k-ε模型的模拟效果稍好于Standard k-ε和RNGk-ε模型.3种k-ε模型预测的温度场准确度比自然对流速度场要高.在房间的中央位置,水平方向的室外流入气流与浮升力气流相互作用导致流态复杂,两方程模型在模拟这一现象时效果不佳.     

简支钢梁火灾行为的试验研究

为了考察火灾作用下简支钢梁的破坏特征及结构性能,对2根采用国产轧制H型钢的简支梁在不同荷载水平作用下的抗火性能进行了试验研究.采用水平燃油炉对试件进行升温,给出了采用轧制H型钢的简支梁在火灾作用下的变形和截面温度分布.试验结果表明:在火灾作用下,荷载对简支梁的挠度影响较小,对梁破坏时的温度影响较大.试验结果为H型钢梁火灾行为的理论研究提供了依据.     

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.