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.     

高大空间卷烟制丝车间防排烟性能化设计

为分析某高大空间卷烟制丝车间防排烟设计效果,用性能化防火设计的方法、运用FDS火灾模拟软件对其进行火灾模拟。结果显示在不同火灾场景下人员疏散完毕时车间2.00m高度以下烟气层温度、CO浓度和能见度均未达到威胁人员生命安全的性能指标,起火后2400s内不会危及钢结构屋顶的结构安全,多台风机同时排烟是导致烟气较快弥漫的主要因素,高大空间工业建筑设计机械排烟系统时应划分防烟分区,并考虑分时段分区域启动,划分防烟分区的挡烟垂壁高度不宜小于0.70m。     

舰艇防火分区内火灾蔓延数值模拟

为了建立多舱室间烟气蔓延模型,计算舰艇防火分区内各舱室的火灾烟气温度、高度随时间的变化,并用计算结果指导舰艇防火决策.首先假设防火分区内起火舱室的烟气沉降符合双层区域模型,而烟气经过通风口蔓延到相邻舱室时没有卷吸现象发生;然后运用质量、能量守恒和气体状态方程建立防火分区内多舱室烟气蔓延模型.应用该模型对某舰艇防火分区的按照t2发展的火灾场景进行计算,计算结果比美国的CFAST软件计算的结果略高出10%,主要原因是CFAST中考虑了下层冷空气温度变化.     

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.     

地铁站台层结构对火灾烟气扩散与控制的影响

由于地铁站台层空间狭小,建筑结构形式如楼梯的位置设置及开口朝向方式、屏蔽门的安装等,对火灾烟气的流动会产生较大的影响。采用CFD方法,对岛式站台层内车厢中央位置着火时的烟气扩散进行数值模拟,比较楼梯结构、屏蔽门对火灾烟气扩散的影响。结果表明：站台层楼梯位置、结构、屏蔽门对烟气扩散都会产生极大的影响。楼梯开口朝向不同,可以使得排烟效率最高相差22.3%,温度最高相差53 K;安装屏蔽门后,大部分烟气被限制在轨道区域内,减少了高温烟气的危害,并提高排烟效率。优化楼梯结构设计及安装屏蔽门来实现对站台层火灾烟气的优化控制是切实可行的。     

高层建筑火灾烟气流动性状的数值模拟

作者根据高层建筑火灾烟气流动的特点，应用火灾烟流模型和计算机网络模型，在CFX软件支持下，对高层建筑火灾烟气流动性状进行数值模拟，该模拟计算为高层建筑安全及火灾救援提供理论依据。通过模拟计算可以得出任意时刻高层建筑各部位的温度、压力、烟气浓度及开口处流量。利用模拟计算结果，可以评价高层建筑整体或局部火灾安全性能，制定科学的应急救援预案，提供救灾决策支持信息。     

基于FDS的高层建筑条形走廊火灾烟气控制模拟研究

采用FireDynamicsimulation（FDs）场模拟软件模拟了高层建筑条形走廊四种不同工况下的火灾烟气温度。防烟空气幕的设置和排烟口的组合使用能够有效降低火灾烟气对人员安全疏散的造成的影响,其倾角的逐步增大能有效增强其防烟能力．并且能降低走廊内的烟气平均温度。改变防烟空气幕的初始速度对防烟效果改善不明显,考虑经济运行和实用性,可以在较小的出口初始风速情况下调整空气幕倾角以提高空气幕的防烟能力。     

高层建筑火灾时前室门的流场分析

高层建筑防烟设计的目的是为了防止烟害并对烟气扩散进行控制,高效防烟装置应具有绝对隔烟、自由出入隔烟场所、不影响视野等功能。该文通过对烟气流动的机理分析,讨论了前室门的流场特性,用理论的方法建立了前室门处的流场。根据流线流量原理,提出在火灾时用防烟空气幕控制烟气的扩散。在前人试验研究的基础上,导出防烟空气幕的计算方法。     

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.     

大型教学楼火灾性能指标的数值分析

确定疏散人员、火灾大小、烟气流动模型、疏散速度、分析测点等参数设置,采用FDS火灾分析软件对典型教学楼的火灾进行模拟,分析研究温度、能见度、烟气层高度、CO浓度、CO2浓度、人员疏散情况的变化规律,结果表明:随着测点和火源中心距离的减小,温度、CO浓度、CO2浓度增加,能见度、烟气层高度降低;随着层数的增加,温度、能见度、人员疏散速度逐渐增大,烟气层高度、CO浓度、CO2浓度逐渐减小;温度、能见度、烟气层高度对人员疏散起决定性作用,CO浓度、CO2浓度对人员疏散的影响不大;各层人员疏散速度在100s时迅速下降,但各层人员疏散在250s内疏散基本完成;1层疏散人员数量先下降,再升高,再降低,在130s左右,1层疏散人员数量达到最大;教学楼人员应在580s内完成疏散,并尽可能向教学楼南侧疏散,教学楼火灾数值分析为消防设施的设置和疏散路线的选择提供理论指导.     

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。     

中庭火灾中烟气充填特点的研究

分析了烟气在中庭式建筑内的充填特点,并在中国科学技术大学和香港理工大学合建的大空间火灾实验厅内进行了对比试验．实验和计算结果表明,中庭内,烟气的充填过程很快,在烟气层形成的开始阶段的下降速度约为０．２ ｍ／ｓ,８ ｍｉｎ 左右接近地面．用区域模型计算烟气的充填过程仍具有足够的精度．     

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．     

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。     

单侧不对称补气对大空间火灾机械排烟的影响

采用全尺寸实验和数值模拟两种方法对大空间火灾单侧不对称补气条件下的机械排烟进行了分析．通过分析起火空间的温度分布讨论了烟气层的形成、沉降以及机械排烟的效果．在单侧不对称补气的条件下，烟气与新鲜空气掺混加剧，并沿补气口对面的墙壁下降，使机械排烟达不到理想的效果．     

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。     

大空间内着火位置对火灾增长的影响

以大空间展厅为例,利用火源辐射模型和烟气辐射模型并结合CFAST6.0区域模拟软件的计算结果,对比分析了大空间内不同着火位置下火灾增长的情况。研究结果表明仅考虑火源热辐射的情况下,展厅内着火位置越处于左右中间对称处,其火灾增长越快,热释放速率峰值也越大,达到热释放速率峰值的时间和火灾的持续时间越短,处于展厅中心位置时所有值达峰值。对火源热辐射和烟气辐射综合考虑时,到达热释放速率峰值时间与火灾持续时间的规律同仅考虑火源辐射模型时一致,但热释放速率峰值均有不同程度的提高。     

基于沉积理论的碳黑痕迹数值方法

将颗粒沉积理论中的经验公式法应用到烟气颗粒的沉积计算中,推导建立了壁面单位面积上沉积的碳黑颗粒质量与时间等因素关系的数学模型.将该模型嵌入FDS软件,实现烟气流过壁面时形成的可视化痕迹的数值模拟.在数值模拟环境中,设定测点,记录任意时刻壁面单位面积颗粒的沉积总量,对碳黑痕迹进行定量分析.与实际火灾事故进行模拟比对,验证了数值模拟结果与实际火灾情况具有较高的吻合度.该方法可以根据不同的火灾场景、壁面粗糙情况、火源位置等现场情况计算研究壁面碳黑痕迹的形成规律,对火灾调查具有理论指导意义和实用价值.
     

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。     

线型光束感烟探测器在芜湖方特欢乐世界的应用

线型光束感烟探测器为长区间型反射式线型红外光束感烟探测器,具有监视范围广,保护面积大、使用环境条件要求低等特点,通常用于初始火灾有烟雾形成的大空间火灾探测。线型光束感烟探测器在芜湖方特欢乐世界等大空间建筑中已得到应用。