火源热释放速率对中庭火灾自然排烟的影响分析

利用计算流体动力学的方法,以连通地铁站和商业区的中庭为模型,研究了火源热释放速率对中庭火灾自然排烟策略的影响.火源热释放速率分别设为2,3,4 MW,模拟结果表明:中庭采用自然排烟策略,当室外环境温度低于5℃时,火源热释放速率由2MW增大到4MW的过程中,自然排烟策略失效;当室外环境温度高于25℃时,烟气可由中庭天窗稳定排出,且随着火源热释放速率的增大,自然排烟效果增强;随着室外温度的增加,中庭内外温差减小,火源热释放速率的变化对中庭自然排烟的影响减小.     

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。     

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。     

细水雾粒径改变对电缆火灾的影响

综合管廊中电缆存在一定的火灾危险性,为研究高压细水雾对综合管廊的灭火效果,针对I型结构地下综合管廊,通过火灾数值模拟软件在综合管廊中开展不同粒径细水雾条件下灭火模拟。分析温度场、烟气流动以及能见度变化情况,对管廊内在相同火源功率下不同粒径细水雾灭火效能分析发现,选定的六种粒径细水雾中,200 μm细水雾具有快速降温效果,50 μm细水雾灭火效果最好,细水雾粒径越小对烟气层沉降的影响越显著。     

一端开敞的地铁区间隧道烟气流动特性及其烟气控制研究

以重庆某一段349 m长的一端连接地下车站另外一端和室外相通的地铁区间隧道为例,开展全尺寸的火灾实验和数值模拟分析,研究一端开敞的地铁区间隧道烟气流动特性。分析火源在隧道中心位置、不同热释放速率条件下隧道内火灾烟气蔓延速率、隧道内烟气最高温度以及烟气温度在隧道纵向分布的特征,并对比分析利用区间隧道事故风口进行机械排烟和机械送风的烟气控制模式效果,提出描述区间隧道断面形状对烟气流动特性影响的参数。研究结果表明:烟气蔓延速率受纵向风速和车站烟囱效应作用影响,火源上游区域烟气蔓延速率较小,烟气回流距离比两端开敞的公路隧道经验公式计算值小,隧道内烟气最高温度比Kurioka预测模型计算值小,隧道顶部上游的烟气温度纵向分布服从指数衰减规律;将隧道烟气最高温升预测模型应用于形状系数小于1的区间隧道需要进一步修正;区间隧道内靠近地下车站的事故风口,采用机械排烟或机械送风模式,可以有效排除着火区间隧道内的烟气;事故风口机械通风量及其运行模式的选择需综合考虑隧道地理形式、火源功率、疏散方式等因素。     

深水半潜式支持平台火灾烟气蔓延规律

基于火灾动力学模拟软件中的数值计算方法对深水半潜式支持平台的火灾烟气蔓延规律开展研究.根据火灾布置最不利原则设计4类火灾工况;研究烟气沿楼梯向上蔓延能力的分布规律及其对温度、能见度、CO体积分数的极值在各层甲板楼梯口分布的影响;分析火源层高度对烟气充满甲板所需时间的分布规律及烟气蔓延路径的影响.研究结果表明:随着楼梯与火源之间距离的减小,烟气沿楼梯向上蔓延的能力增强;火源层以上甲板的最高温度及能见度达到临界条件的最短时间、最高CO体积分数均位于烟气向上蔓延能力强的楼梯口;随着火源层高度的增加,烟气充满火源层以上甲板所需时间有所减少,充满火源层以下甲板所需时间有所增加.研究结果可为火灾中人员的疏散路径规划及深水半潜式支持平台的消防设计优化提供一定的理论指导依据.     

基于BIM-CFD的变压器防火墙火灾性能化设计

为了研究不同火源条件下变压器火灾的动力学过程以及防火墙对火灾的控制作用,根据已有的变压器火灾实验资料,结合建筑信息模型(Building Information Modelling,BIM),采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法验证和分析了双火源、总热释放速率为15MW条件下,火灾烟气蔓延、温度分布变化及防火墙的防火功能.结果表明:McCaffrey经验公式计算火灾烟气浮力羽流区温度的精度较高;有无纵向水平风及防火墙对着火变压器相邻的变压器均具有保护作用,但会使得着火变压器上方的电缆所处区域温度升高,需验证电缆的耐火性能.研究结果对深入掌握变压器火灾动力学发展规律及防火墙的优化设计有重要作用,对装配式变电站的安全运营具有参考价值.     

基于Phoenics的教室火灾模拟研究

通过建立单间教室的内部模型,并依据实际设置火灾火源,应用Phoenics软件对教室内火灾引发的烟气流动进行了数值仿真分析。根据模拟数据,分析了教室发生火灾时的烟气传播方式、能见度变化以及温度的分布规律。结果表明:温度、能见度对人员疏散起决定性作用,烟气浓度对人员疏散影响不大;在火灾发生后180 s内,教室内的能见度在10 m以上,教室内部温度也低于60℃,而火灾发生180 s后,教室内的能见度开始降低,温度也开始升高,此时已经严重影响人员的疏散,教室内人员应在火灾发生后180 s内完成疏散;火灾发生过程中,对于同一高度不同测点的位置,距离火源越近,烟气浓度大,温度上升越快,教室前门的平均温度均高于后门,从温度上考虑,教室后门更有利于人员的疏散。     

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。     

城市地下长直隧道火灾近火源区长度确定

以城市地下长直交通隧道为研究对象,利用大涡模拟手段计算与火灾烟气扩散有关的近火源区长度,而该长度值是场—网复合模拟方法研究隧道火灾的关键因素。分别考虑了隧道断面尺寸、火源功率、火源热释放效率变化曲线对近火源区长度的影响。通过计算三种不同隧道尺寸和功率的工况下隧道截面的温差值以及温差变化率来确定烟气扩散的充分发展区域,从而确定近火源区长度,研究表明:对于30 MW范围内的t2超快速火,火源下游120 m距离即近火源区长度为240 m,烟气流动均已充分发展。近火源区长度值受隧道尺寸和火源功率的影响不大;对比Carvel提出火灾发展两阶段模型和t2超快速火模型的分析结果,火源发展规律是影响近火源区长度值的一个重要因素。     

顶部排烟耦合细水雾作用下的火灾烟气特性

利用长宽高为6m×15m×2m的隧道模型，进行了顶部排烟和细水雾灭火实验.通过对各测点烟气温度、火焰温度、CO含量及能见度的测试，分析了不同的顶部排烟以及细水雾耦合作用模式对火灾烟气的控制效果.结果表明:顶部排烟加快了柴油燃烧速率，顶部排烟耦合细水雾的冷却作用明显.在火灾增长阶段(50s)，细水雾耦合顶部排烟对于烟气控制效果最优；在火灾充分发展阶段(90s)，细水雾耦合顶部排烟作用易引起沸溢及轰燃，且细水雾喷洒瞬间，火焰强化现象最明显，CO含量迅速上升.顶部排烟对于能见度的提高效果明显；单独施加细水雾虽然能起到控制烟气的作用，但会使能见度进一步降低；在顶部排烟的耦合作用下，烟气经细水雾吸附沉降后能见度的提高速率增大.     

不同集中排烟量对隧道火灾烟气控制效果的影响

 以钱江水下盾构隧道为研究对象,采用FDS 5.0对双向均衡排烟模式和50MW火灾规模下、10个不同集中排烟量对隧道火灾烟气控制效果的影响进行模拟计算。对比分析不同集中排烟量下,隧道内排烟阀处竖向排烟风速、排烟阀及排烟风机口处温度、排烟效率、行车道2m高度处能见度、烟气蔓延范围的变化情况。模拟分析表明,集中排烟量对排烟效果影响很大。当排烟量为190m³/s时,可达到较好的隧道火灾烟气控制效果。     

城市地下快速路入口段火灾烟气蔓延规律

依托上海北横通道泸定路枢纽工程,建立依托工程的全尺寸仿真模型,选取城市地下快速路入口段的主线风速和匝道风速作为变量,研究火灾发生后隧道内人员安全高度处的温度、能见度、CO浓度等变化规律。结果表明,主线风速与匝道风速的提高都会导致温度下降速率减缓,能见度上升,CO浓度降低,但是匝道风速对烟气的影响要弱于主线风速的影响。主线与匝道共同提供排烟风速时,保持临界风速即可有效排烟,主线为1.72 m/s,匝道为1.84 m/s。     

不同通风模式下隧道酒精池火热传递过程

为分析不同通风模式对于池火热传递过程的影响,在隧道模型内进行直径0.5 m酒精池火实验,测试和对比燃料质量损失速率、火场温度、火焰辐射热和对流换热热通量.结果表明:在0.5 m/s纵向排烟模式下,旺盛阶段连续火焰区火焰辐射热通量比自然通风条件增加了30%左右,这对火灾热传递过程控制不利.在0.8,1 m/s纵向排烟条件下,旺盛阶段连续火焰区火焰辐射热通量及上部热烟气层温度显著降低.0.5 m/s顶部排烟显著降低了旺盛阶段连续火焰区火焰辐射热通量,火灾最晚达到旺盛阶段,较早进入衰减阶段.0.5 m/s顶部排烟是本实验条件下最佳的排烟模式.     

纵向排烟和高压细水雾耦合对隧道火灾的抑制作用

利用长宽高为6m×15m×2m的隧道模型,进行了纵向排烟和高压细水雾灭火实验.通过对火源附近各测点温度的测试,分析了不同工作压力高压细水雾对柴油池火的控制效果,以及纵向排烟和细水雾不同的开启时间对控火效果的影响.结果表明:对于油面尺寸为250mm×200mm的柴油池火,在没有纵向排烟情况下,6MPa细水雾就可以有效扑灭柴油池火;在纵向排烟和高压细水雾同时开启的情况下,15MPa细水雾的控火和灭火效果最好;在高压细水雾启动之前30s优先开启纵向排烟的话,可以达到很好的灭火效果.     

木塑复合材料燃烧性能的研究

利用锥形量热仪等评价方法,从引燃时间、释热、质量损失和发烟等方面对木塑复合材料（WPC）以及阻燃WPC的燃烧性能进行了研究。结果表明：WPC的引燃时间为27 s,比人工林木材的引燃时间长,与中密度纤维板（密度086 g/cm3）相当;WPC的释热速率峰值404 kW/m2,燃烧1 200 s的释热总量为180 MJ/m2,平均有效燃烧热为28 MJ/kg,燃烧释热高于人工林木材;WPC的平均质量损失速率为7 g/(s·m2),低于人工林杨木和马尾松木材;WPC的发烟总量高于人工林木材。相对于聚丙烯（PP）而言,WPC的释热速率峰值远低于PP,木材的引入降低了PP的高释热速率,且质量损失率峰值也大幅度降低。阻燃WPC的释热速率和释热总量有所降低,但发烟量增大,尤其是含卤阻燃物质。因此,对于WPC不宜选择有卤阻燃剂。     

Comparative study of the effect of Cu2O and MoO3 on flame retardance and smoke emission of PVC by Cone and TGA

Cuprous and molybdic oxides exhibit extremely effectiveness in smoke suppression for PVC. However, few are the data reported concerning flame retardance and smoke emission of PVC taken from Cone calorimetry relative to the conventional thermal analysis technique. Abundant data from Cone calorimetry have been acquired. Data analysis was achieved through the study of MLR, HRR, SEA tested at irradiance of 25 kWm 2. The understandable flame retardance of PvC/Cu₂O and pVC/MoO₃ relative to pure PVC has been rationalized by their lowered heat release rates and enhanced char residues. The difference in smoke reduction between these two oxides consists in the time scale. As clearly seen under air atmosphere both oxides exert themselves to the afterglow which has been recognized as a dangerous source, in particular in the full-scale fire situation.     

平巷烟流滚退逆行规律

运用环境流体力学及传热学的相关理论,研究了水平巷道火灾烟流滚退规律,通过对滚退烟流与巷壁间的热交换过程分析,得出了滚退发生时烟流逆行距离的函数表达式,并对其进行简化以便于实际应用.     

移动式排烟机对地铁车站火场排烟的作用

当地铁车站发生火灾时,在火场中保证一条安全的通道对于乘客疏散逃生和消防人员灭火救援都是至关重要的.本文采用FDS软件,计算模拟了北京地铁某典型车站在无车站固定机械排烟设施的情况下,通过自然排烟和外部移动式排烟机进行排烟时的三维烟气流场,重点对出口通道的温度、风速、能见度能否满足人员疏散时的要求进行了分析,为地铁车站火场进行外部移动式排烟方式的选择和乘客疏散逃生路线的制定提供了依据.