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。     

不同开口条件下的火灾烟气从狭长走廊向远端非火源房间迁移的实验研究

详细介绍了小尺寸烟气迁移实验台,并在此实验台上开展了一系列烟气从狭长走廊向远距离非火源房间迁移的实验研究.狭长走廊的两端封闭,烟气只能从非火源房间出口处排出.研究表明,狭长走廊和非火源房间之间的开口大小对于远端非火源房间中的烟气危害性影响非常大.在非火源房间同一高度设定测点,当开口较小的时候,测点处的烟气浓度处于低水平震荡状态,随着开口尺寸的增大,震荡趋势逐渐衰减,烟气浓度峰值成倍急剧攀升.同时发现,特定时间段中出现靠近走廊远端测出的烟气浓度高于靠近火源房间的烟气浓度的现象.     

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.     

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。     

运动车辆对隧道火灾顶棚射流温度分布的影响

以公路隧道内小轿车着火、客车驶经火源的场景为例，依托某隧道工程建立火灾计算模型，利用重叠网格技术和火灾数值模拟方法，研究了车辆运动速度对隧道火灾温度分布的动态影响规律.结果表明:当车辆以11.11m/s的速度经过火源时，火源中心横、纵截面隧道顶部的烟气温度最低；当车辆诱导气流对温度分布的影响达到最大时，横断面烟气温度呈现出由着火车道至车辆经过车道先降低、后升高的规律；在最高温度点上游15m范围内纵向烟气温度平稳衰减，且在车速为11.11m/s时衰减速率最大.     

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。     

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．     

地铁火灾的盐水实验与计算机数值模拟

为了认识地铁火灾烟气的流动规律，达到为消防设计提供相关资料并采取合理消防措施的目的，采用缩尺盐水实验与计算机计算流体力学数值模拟相结合的方法对地铁火灾进行研究．研究受限空间火灾烟气运动的手段主要有全尺寸火灾实验、小尺寸模拟实验和计算机数值模拟3种．实验模拟了列车着火和站台着火2种情况，得到了地铁火灾的烟气流动规律，比较并分析了计算流体力学数值模拟与盐水实验得出的烟层无量纲高度和无量纲时间．计算流体力学数值模拟与盐水实验得到的烟气到达楼梯口所需时间相差为1．5—2s，到达远侧楼梯口所需时间相差7．2s．二者之间存在着一定的误差，但误差不大．同一时刻，数值模拟比盐水实验得到的无量纲烟层高度高0．1左右，变化趋势一致．结果表明，实验条件选取合理，方程模型选用和边界条件设置恰当，盐水实验与计算流体力学数值方法模拟地铁火灾均是可行的．     

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%。     

隧道火灾上游烟气温度分布规律的实验研究

隧道一旦发生火灾事故,火源上游蔓延烟气温度的高低决定着司乘人员逃生的危险程度。通过分析在1/20小比例尺寸隧道模型中开展的26种隧道较大火灾规模实验场景所对应的实验数据,研究了不同燃料类型、不同隧道截面尺寸的隧道火灾在不同纵向通风风速工况下对火源上游烟气温度的影响。研究结果表明,隧道宽度和纵向风速对顶棚下方烟气温度最大温升影响不大,而隧道高度对其影响较大;此外火源上游烟气温度随着纵向风速的增大而减小,随着隧道横截面尺寸的增大而增大;最后给出了隧道火灾顶棚下方火源上游烟气无量纲温升与无量纲距离的关系模型。     

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。     

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。     

浙江金华市华都大厦中央空调设计

本设计为金华华都大厦的空调系统及防排烟设计,工程位于金华市,共18层,其中地下两层,地上十六层,建筑面积18800平方米.夏季冷负荷为1971.5 kw,冬季热负荷为1106 kw.空调系统采用冷暖两用,采用一次泵,分四个区.小空间采用风机盘管加独立新风系统,风机盘管一律吊顶卧式暗装,卫生间排风,新风负荷由吊挂式空气处理机组承担;大空间采用全空气系统,新回风混合后经机组直接向房间供冷.防排烟采用消防楼梯间正压送风,地下室设备房设置防排烟系统,采用同一个系统,选用双速风机,平时排风,发生火灾时排烟.     

地下商场内火灾烟气运动及控制的大涡模拟

采用湍流大涡模拟方法,对接近于方形的地下商场内的火灾烟气运动及机械排烟进行了数值模拟;研究了机械排烟口的布置和排烟量对火灾烟气排放有效性的影响.结果表明在商场具有防烟分区和挡烟垂壁的条件下,在右侧墙处实施机械排烟比在顶棚处实施机械排烟可取得较好的排烟效果.随着机械排烟量的增大,室内烟气层的高度有明显的上升,从疏散口和自然补风口处流出的烟气速度减小,流入的空气速度增大.     

单室火灾烟气运动的双层区域模拟

室内火灾双层区域模拟中需考虑到压力的变化,利用热力学第一定律推导了室内气体参数随时间变化的常微分控制方程组.该方程组刚性,可采用吉尔算法求解.在选用Heskestad羽流公式的基础上,计算了某单室火灾在房间平面面积与机械排烟量分别为49m2,0.3m3/s;49m2,0.4m3/s;100m2,0.3m3/s;100m2,0.4m3/s四种工况下室内与室外压差、烟层高度、上层烟气温度、下层空气温度随时间的变化规律.结果显示:室外压差随时间变化迅速;Heskestad与Mcaffrey羽流模型在算例中具有较好相似性;烟层的下降与上层烟气温度的升高较多地受到房间平面面积的影响,而受顶部排烟量的影响较少.     

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.     

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。     

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。     

基于剪切层扇形分层模型的射流声传播分析

通过计算流体力学建立一种扇形分层剪切层速度模型,并以此为基础用几何声学方法推导整个射流结构的声传播模型.以实际开口式风洞为研究对象,用数值仿真给出射流结构速度分布.建立速度随角度均匀变化的扇形分层剪切层速度模型.用声折射理论推导不同速度层之间的声传播.以声漂移量为指标对射流声传播模型进行声学风洞试验验证,证明本模型对声漂移量的预测精度更高,在高风速、剪切层较厚的情况下,优势尤为明显.     

长大公路隧道火灾温度场分布试验研究

为了掌握长大公路隧道内的火灾行为,提升秦岭特长公路隧道的火灾安全性,进行了火灾时隧道内温度场的纵向、横向分布规律及温度场扩散范围的大比例(1:6)火灾模型试验.模型隧道内径为1.8 m,长100 m.隧道内的风速在10 m/s范围内.试验中设定了3个火灾规模用以模拟实际的隧道火灾场景.试验中隧道内烟流温度通过CAN数据采集系统自动记录.试验结果表明,横向温度分布呈现拱顶最高,拱腰、边墙次之,底部最低的规律.对纵向温度分布而言,火区温度最高,随着远离火区温度逐渐降低.火灾规模及通风速度对温度分布及温度扩散范围具有明显的影响.随着火灾规模的增大,隧道内各点烟流温度及影响范围均增大.而随着通风速度的增大,温度扩散范围增大,火区最高温度降低,隧道内温度分布趋于均匀.此外,根据试验成果对结构防火措施、设备布置方案、火灾时通风风速的设定以及行车距离的限制等给出了合理的建议.