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。     

地铁站台火灾烟气扩散模拟与分析

为探讨地铁站火灾烟气的扩散规律,使用火灾动力学模拟软件(FDS)对广州大学城北地铁站站台进行了火灾烟气扩散规律研究。根据地铁站内的实测温度、风速等数据确定了数值模拟所需的边界条件,运用湍流大涡模拟方法和信息传递接口(MPI)对地铁站台进行了实景模拟。结果表明:当站台中央发生火灾时,左侧烟气浓度比右侧高约133%,一氧化碳浓度比右侧高约75%,温度比右侧高约41%;相比之下,站台右侧更适合人员逃生。     

外界温度对民宅室内火灾影响的数值仿真

为了研究不同的外界温度情况对民宅室内火灾的影响,应用湍流大涡模拟(LES)对哈尔滨市某小区内的一小户型民宅室内火灾进行了数值模拟.模拟结果表明,进入室内的外界不同温度的处界气体对火势发展初期影响不大,但会影响房间内的热积累,随着火势的发展,对热烟气流动的影响也逐渐明显.进入室内的不同温度的外界气体对火灾烟气在水平方向上扩散影响较小;烟气层沉降速度会随着进入室内的外界气体温度降低而加快;外界温度越低,越有利于抑制火势的扩大,但同时越不利于火灾产生的烟气等有毒物质的排出.     

套室内厨房油烟浓度的数值模拟

采用稳态不可压缩雷诺时均N-S方程、k-ε湍流模型,对套室内厨房油烟浓度进行了三维空间数值模拟。通过对浓度扩散方程添加源项以表示烟气发生率,采用交错网格控制容积法将计算区域进行离散,用SIMPLE算法求解离散控制方程。模拟结果表明,排烟方式的不同和排风量的大小对厨房油烟浓度及速度的分布均产生一定的影响,在相同的排风量情况下,上排烟的效果要优于侧排烟,但排风量增至一定程度后,并不能明显改善排烟效果。研究结论有助于有效预测厨房油烟浓度分布和污染物传播规律,保护套室内人体健康安全。     

涡喷加力燃烧室湍流两相燃烧数值模拟

采用无结构网格技术,对具有环形火焰稳定器的三维涡喷加力燃烧室的湍流燃烧过程进行了数值模拟,运用离散相方法和Arrhenius-EBU化学反应模型得到了合理的温度和浓度场分布.在此基础上,比较了一步反应和两步反应机理下的温度场和浓度场,研究了火焰稳定器形状对总压恢复系数和燃烧效率的影响,计算结果与实验值符合较好.     

矿井胶带火灾巷道环境多参数时空演化规律

采用物理相似模拟实验的方法,借助自主搭建的矿井外因火灾烟气蔓延相似模拟实验平台,研究了矿井平直巷道内胶带火灾发展初期高温、CO等有毒有害气体浓度等灾害多参数的时空演化规律。通过试验模拟,确定了适宜胶带火灾发展的最佳风速,得到了最佳工况条件下,模拟巷道内温度场与有毒有害气体浓度场的分布规律。结果表明:当风速为0. 4 m/s时,胶带质量损失率最大,且热量扩散率最高,为试验的最佳风速;火灾烟气蔓延过程中,巷道温度呈现出随着距火源距离增加而先升高后降低的趋势;气态产物CO浓度表现出指数升高到一定阶段后逐渐趋于稳定,而CO_2气体浓度则表现出线性升高的趋势。研究成果将对矿井火灾事故救援中危险区域划分,以及矿井外因火灾的蔓延扩散规律研究具有一定的指导和借鉴意义。     

煤粉无焰燃烧的数值模拟

用组分输运方法对煤粉的无焰燃烧进行了数值模拟,湍流采用Realizable k-ε紊流模型,颗粒相采用随机轨道模型,挥发分的析出采用化学渗透模型(CPD),湍流化学反应采用涡耗散模型(Eddy-Dissipation),煤粉颗粒表面燃烧模拟采用内表面化学反应动力学模型,辐射传热采用P-1辐射模型.结果表明,实验数据与数值模拟吻合良好;煤粉无焰燃烧时,燃烧反应发生在整个炉膛空间,炉内温度分布较均匀,温差为200K左右,燃烧呈现低O2浓度特征,NOx排放浓度较低.     

用于模拟湍流射流扩散燃烧的条件矩模型

采用Bilger提出的条件矩模型对CH4－CO2湍流射流扩散燃烧进行了数值 模拟。对于湍流流和混合分数场采用k-ε-f-g模型,对于组分浓度场采用条件矩模型的抛物线型方程。将速度场、温度场和主要组分（CH4和CO2）浓度场的模拟数据与美国Sandia国家实验室的实验数据进行了对照。结果表明条件矩模型能够较好地反映扩散燃烧的火焰结构,是湍流燃烧模型研究的一种值得探讨的有前途的方法。     

街谷结构内流场和污染浓度场的数值模拟研究

从三维尺度出发,对6种不同几何尺寸的街谷结构内流场和污染浓度场进行了数值模拟.流场计算模型采用Spalart-Allmaras湍流模型,污染物浓度场采用与流场耦合的对流扩散方程模拟,采用有限元方法离散微分方程.模拟结果表明,街谷结构的几何尺寸对其中流场和污染场的分布有很大的影响.宽度较小,高度较大的街谷结构内流场较复杂,污染物在其中比较不容易扩散.本文对不同街谷结构内流场和污染物浓度场的分布进行了对比分析,对城市规划设计、城市气候以及城市空气质量控制等领域具有重要意义.     

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.     

典型固体可燃物燃烧特性的实验研究

选择具有代表性的聚甲醛丙烯酸甲脂和松木两种材料，采用基于耗氧原理的燃烧热释放速率测量方法，在不同的外加热流密度作用下利用锥型量热计系统对固体可燃物的热释放速率进行测量；分析了外加热流密度对固体可燃物热释放速率、燃烧产物中CO2的浓度和烟气的温度的影响；发现固体可燃物的燃烧放热过程与它们本身的结构特性密切相关，外加热流密度对固体可燃物的热释放速率有很大的影响。     

典型阻燃材料火灾毒性烟气释放规律研究进展

对可燃材料进行阻燃处理,可以在一定程度上提高材料抵抗被引燃和火焰蔓延的能力,降低热释放速率和总热释放量,减小材料在火灾条件下的热危害。但是对材料进行阻燃处理并不是万全之策,在较高的热辐射或环境温度下,阻燃材料仍然能够发生燃烧,同时由于阻燃剂的填加,会引入一些毒性元素,加之阻燃剂的燃烧抑制作用和燃烧时环境氧浓度相对较低,使材料燃烧不完全,因此阻燃材料燃烧时毒性气体的产量可能比非阻燃材料高,给火灾中未能及时疏散的人员带来更大的生命危险。本文综合分析了常见材料的阻燃技术及应用领域,综述了阻燃材料火灾烟气毒性的相关研究,并在此基础上提出了典型阻燃材料火灾毒性烟气释放规律研究方面存在的有待进一步研究的问题和可行的方法。以期为科学、全面的评价材料的火灾危险性提供研究参考。     

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。     

长焰煤贫氧燃烧放热特性参数实验研究

采用差示扫描量热(DSC)法测试了煤田火区和什托洛盖长焰煤在贫氧、不同氧浓度气氛下的氧化燃烧放热过程;并对热流曲线进行了分峰、积分处理;分析了长焰煤氧化燃烧的放热历程;研究了放热特性参数在贫氧不同氧浓度气氛下的变化规律;进而分析了氧气浓度对煤火空间演化过程的影响。研究表明,长焰煤燃烧放热过程主体分为以煤氧化学吸附和挥发分燃烧放热为主的放热阶段A,和以煤焦及半焦高温燃烧放热为主的放热阶段B。在贫氧条件下,随着氧气浓度的降低,阶段A和阶段B的峰值温度T_a和T_b逐渐升高,阶段A的放热量先增大后减小,并在16%时达到最大;阶段B的放热量逐渐减小。研究确定了16%氧气浓度为煤火空间演化的关键氧气浓度。     

常用PVC桌面装饰材料燃烧热释放速率实验

 火灾中,各类装饰材料成为助燃物引发更大灾情,其燃烧后释放的有毒烟气也是造成人员伤亡的主要原因.本实验基于标准ISO 9705 小尺寸热释放速率实验台,利用耗氧原理分别测量厚度为1、2 和3 mm 的聚氯乙烯(PVC)桌面装饰材料试样的热释放速率,分析燃烧特性.实验结果显示,边长为30 cm 的矩形试样能被2 mL 的正庚烷引燃,燃烧的最高温度大于800℃;不同试样的热释放速率最大值随着厚度的增加而减少,分别为5.82、4.41 和2.83 kW/s,但是热释放速率总值呈递增趋势;随着试样厚度的增加,引燃的时间推迟,即引燃的难度增大;材料燃烧过程中释放大量黑烟和刺鼻的气味.     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响.以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体(O2/N2)在3种不同氧气体积百分数(21％,23％,27％)工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟.模拟得到3种工况下:炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度.模拟结果表明:随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率.     

废旧轮胎全尺寸火灾实验研究

利用ISO9705标准的全尺寸实验装置对废旧轮胎进行全尺寸火灾实验研究．测试的轮胎按照竖直和水平两种方式摆放，实验测量了与轮胎燃烧相关的热释放速率，质量损失速率，有效燃烧热，烟气产生量和CO／CO2产生量等参数．实验结果分析表明轮胎的有效燃烧热很高大约为28MJ／kg，轮胎的摆放方式对其燃烧行为有很大的影响，竖直摆放的轮胎的热释放速率峰值是水平摆放的两倍，且其CO生成率也要比水平摆放的要高．轮胎火灾的烟气产生量非常大，能达到装饰家具燃烧所产生烟气的14倍之多，同时轮胎火灾烟气中包含有CO、CO2和别的有毒气体，一旦释放到空气中必将对环境产生巨大的污染．     

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。     

火灾中的木耳燃烧特性

对湖南衡阳“11．3”特大火灾事故的重要可燃物木耳，进行了小尺寸和全尺寸实验．采用两种最常见的点燃方式，即外部辐射着火和内部受热着火，点燃木耳，以便多角度研究其燃烧特性．外部辐射着火的方式采用符合ISO5660标准的小型锥形量热计来实现，测量其热释放速率及质量损失速率．实验表明，在相同的外部辐射功率下，粉状木耳比原状木耳更易点燃，而且，木耳的点燃辐射功率存在一个临界值．同时，木耳的质量损失速率不是影响其热释放速率的惟一因素．内部受热着火的方式采用符合ISO9705标准的全尺寸多功能热释放速率实验台来实现，测量包括热释放速率、质量损失速率、房间内温度场、组分浓度等多个物性参数．质量损失速率、各点温度以及产物一氧化碳浓度变化曲线均与热释放速率曲线的变化趋势保持一致．     

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.