火源位置对深井火灾烟气流动影响的数值模拟

探究深井立式空间中不同火源位置对火灾严重程度的影响,构建深井立式空间模型,通过数值模拟法分析火源的热释放速率、火源与墙壁距离对深井立式空间火灾烟气流动、烟气温度和速度的影响。结果表明:在深井立式空间中,火羽流易受到墙壁限制。当火源向单侧墙壁靠近时,火羽流向近壁面倾斜。在同等条件下,火源越靠近单侧墙壁,火源正上方的烟气高度和温度越高,烟气向上流动速度越快。在模拟结果基础上使用公式拟合得到羽流温度与深度、火源距与墙壁距离的关系式。

沉管隧道内车厢火羽流的临界风速研究

为探究纵向通风与侧向集中排烟协同作用下,沉管隧道内车厢火羽流的临界控制风速特征,首先,建立1∶8缩尺寸隧道试验模型;然后,选取3种车厢开口尺寸及9组火源功率,并考虑侧向集中排烟系统开启和关闭2种状态,采集沉管隧道内不同纵向风速下顶棚烟气温度数据;同时,通过火灾动力学模拟软件(FDS)模拟沉管隧道内车厢火羽流的速度场和温度场分布特征;最后,分析临界风速演化的物理影响机制。结果表明:无论侧向集中排烟系统是否开启,隧道顶棚下方烟气最大温升均会随纵向风速增加而下降,同时隧道内烟气逆流长度也会不断缩短直至为0;随隧道内车厢火源功率的增加,临界风速均呈现先增大后不变的趋势;在相同火源功率条件下,侧向排烟系统开启时对应的临界风速明显大于其关闭的情况;在侧向排烟与纵向通风协同作用下,随火源功率增加,沉管隧道车厢火羽流临界风速呈现先增加、后不变的分段函数关系。

实验室核心区域火灾最佳通风口选择仿真

实验室发生火灾时室内设备和药品受高温影响,危险系数较大,且火灾面积较大时还易产生爆炸和有毒浓烟。利用仿真方法,设计实验室核心区域火灾最佳通风口选择方法。计算火灾发生时产生相应羽流运动的平均温度和最高温度。分析横向风对质点的影响,明确火源羽流歪斜位移和质量流率产生的改变值。考虑到羽流高度变化状态,得出顶部通风口烟气质量分数值与侧壁值的比较结果,分析烟气浓度变化情况,对通风口选择进行仿真。根据实验室顶部和侧壁通风口的室内烟气和气体含量可知,顶部通风口烟气排出后,烟气层升高,不会出现再次燃烧,有效降低了火灾的危险性。

细水雾扑灭油池火的临界条件

通过模拟灭火实验发现细水雾灭火过程中由于雾特性参数的变化而形成两种相异的灭火过程,进而通过理论分析与计算得到了细水雾通过火焰冷却扑灭油池火所需的临界条件,并通过实验室尺度实验与全尺度实验对计算结果进行了验证．在实验中还发现对于下喷式系统而言,细水雾能否穿透烟气羽流层对于细水雾系统能否灭火具有至关重要的影响,为此引入了烟气羽流与细水雾的推力比这一概念,并通过实验确定了采用下喷方式时,细水雾灭火的临界推力比大致为10．

基于烟羽掩膜的森林火点MODIS探测方法研究

针对MODIS的林火探测算法第四版区域适应性差的不足,利用基于热带雨林特性的潜在火点判定阈值和基于烟羽掩膜的自适应窗口调节技术,对第四版算法进行了改进.烟羽掩膜有利于辅助火点探测,而调整阈值则能改善火点探测的敏感性.根据热带雨林地区森林火灾的特点,潜在火点判定阈值在无烟羽区设为306K,在烟羽掩膜区设为295K.烟羽掩膜可以有效圈定背景像元的范围,增加自适应窗口空间统计分析的约束条件,减少由于降低烟羽掩膜区潜在火点判定阈值而引起的噪声.应用实际火点数据对两种算法进行了比较验证分析.结果表明改进算法后提高了对低温小火点和大扫描角火点探测的敏感性,增强了热带雨林地区的火点探测能力和探测精度.

温度分层环境下火灾烟气羽流上升高度公式分析

对小尺度空间温度分层环境下柴油有焰火及棉绳阴燃火烟气运动进行了实验和数值模拟。结果表明,在分层环境下,烟气与环境空气温度差造成的浮力在某一高度消失并转为负值,致使烟气停止上升而向横向扩展。Morton积分公式低估了烟气羽流上升的最大高度,且在相同出口条件及分层环境下,柴油烟雾比棉绳烟雾下降趋势快,上升高度小,其原因在于积分公式中自相似卷吸及烟气为空气假设。引入烟气密度修正系数和自相似修正系数,对Morton公式进行了修正和讨论。

火灾中烟气羽流的混沌行为

由浮力射流的一般方程导出描述火灾中烟气羽流的偏微分方程 ,基于不确定论的观点 ,遵循洛仑兹的研究方法 ,发现可用 L orenz方程来研究烟气羽流。通过研究 L orenz模型 ,讨论了 Prandtl数变化时 ,方程解的性质。基于此 ,用 L orenz模型研究烟气羽流的混沌行为 ,发现在 Pr=0 .7,b=0 .0 1,145 0 <r<2 10 0时 ,可能获得混沌解 ,但与初值密切相关。烟气羽流出现混沌 ,表明流态由平稳对流向不稳定对流转变 ,此时可能产生火旋风 ,使灾情扩大。联系火灾实际过程与产生混沌解时的参数 。

大空间建筑火灾中热烟气层发展规律的理论分析

对几类典型的大空间建筑火灾中热烟气层的发展规律进行了理论分析，并和文献中的实验结果进行了对比。理论分析表明热烟气层的发展速率除了与火源的功率和大空间的几何尺寸有关外，还取决于火羽流的种类。给出了轴对称火羽流、二维线性溢流和沿墙壁的二维线性火羽流情况下的热烟气层发展速率的表达式，对大空间建筑的火灾安全设计与灾害预测具有指导意义。

稳定线性热分层环境下火灾烟气羽流积分解及实验分析

对稳定线性热分层环境下湍浮力羽流无量纲积分方程首次采用数值解法进行求解 ,得出浮力通量、动量通量等参量在轴线上的变化规律以及羽流中性浮力点的高度和羽流最大上升高度。 2种不同尺度空间及不同烟气羽流出口条件的实验表明 ,实际火灾烟气羽流最大上升高度与理论计算结果及文献经验公式相符 ,从而表明积分模型数值解的有效性 。

火灾过程中羽流模型及其评价

总结了Zukoski(1)、Zukoski(2 )、NFPA、McCaffre和Thomas -Hinkley几种常见的羽流模型和适用条件 ,运用算例对几种常见羽流模型的羽流质量流量、保持一定冷空气高度条件下的热烟气层温度和排烟体积流量进行了对比分析。结果表明 ,在冷空气层高度 2m～ 3m时 ,各羽流模型的计算结果较为接近 ;在冷空气层高度较大时 ,小面积火源条件下Zukoski(1)、Zukoski(2 )、NFPA三个模型的计算结果较为接近 ,McCaffre模型计算的羽流质量流量最大 ,热烟气层温度最低 ,排烟体积流量最大 ;大面积火源条件下 ,McCaffre模型和Thomas -Hinkley模型相比 ,羽流质量流量大 ,热烟气层温度最低 ,排烟体积流量大。在相同房间高度和地板面积条件下 。

机械排烟控制小室火灾烟气的实验研究

采用全尺寸实验对较大火源功率下机械排烟控制小室火灾烟气的效果进行了研究.根据小室内的温度分布特点以及所稳定的烟气层高度,通过实验数据和计算结果的对比,分析了较大火源功率下3种经典羽流模型在小室机械排烟过程中的适用范围.结果表明,在火源功率大于250 kW时,Heskestad模型的计算值与实验值符合较好,并进一步对实验数据进行拟合,修正了Heskestad模型,从而得出较大火源功率下,控制烟气从小室溢出所需要的风机风量与火源功率以及所控制的烟气层高度之间的半经验关系式.

平巷烟流滚退火烟羽流模型及其特征参数研究

为研究矿井火灾时期发生烟流滚退时火源区域烟流流动规律,分析了矿井水平巷道火烟浮羽流及顶板射流的成因和特点,并运用环境流体力学及传热学的相关理论,分析了水平巷道火灾烟流滚退规律,结合积分法建立了火烟浮羽流和顶板射流的数学物理模型.通过对滚退烟流与巷壁之间的热交换过程的分析,推导出滚退发生时烟流逆行距离的函数表达式,联合火烟浮羽流和顶板射流数学物理模型,得出求解烟流滚退逆行距离的数学方程式.

室内火灾区域模拟烟气羽流模型的适用性

结合不同的烟气羽流模型与门口溢流模型,对室内火灾过程进行建模,利用区域模拟方法计算室内热烟气层厚度及温度随时间的变化情况.利用ISO 9705全尺寸标准火灾实验系统进行实验研究,通过计算结果与实验结果的比较,分析不同羽流模型的适用性.结果表明:Thomas模型与McCaffrey模型预测的羽流流量值偏大,导致烟气温度计算值比实验值偏低,不适用于大功率火源的情况;Zukoski模型预测的羽流卷吸量偏低,其温度计算值比实验值偏高,适合于小功率火源的情况;Heskestad模型预测的羽流流量值较为稳定,区域模拟结果与实验符合得较好,可用于大功率火灾羽流的预测.

建筑火灾中烟气生成量的计算方法

介绍了不同条件下几种典型烟气生成量的计算方法 。

封闭式中庭火灾排烟实验与模拟分析

以某62m高封闭式中庭为对象,建立了火灾排烟盐水模型实验台,用盐水和清水密度差导致的水流运动模拟实际建筑中热烟气与冷空气之间密度差导致的热羽流的运动。利用FDS软件对实际火灾时烟气的运动情况进行了模拟。模拟结果和实验结果的比较表明,盐水实验虽然忽略了探测器达到探测阈值的时间延迟及竖壁冷对流的影响,但对热分层高度和达到稳定时间的预测偏差很小。在1 MW火灾规模下,利用盐水实验方法对该封闭中庭火灾烟气运动规律和排烟系统设置进行评价分析是可行的。

大气气溶胶光学厚度信息在林火检测中的应用研究

由于现有MODIS火点检测算法对不同区域和不同季节的适应能力有限,因此需要关注复杂地表条件下对森林火灾伴生烟羽的识别问题,以提高明火点和低温焖烧火点的检测精度。本文基于烟羽扩散对大气气溶胶分布产生的影响,通过提取火灾区域的大气气溶胶光学厚度信息来描述区域内潜在火点的烟羽扩散特征,作为判识火点的辅助手段。利用MODIS资料,借助暗像元法通过6S模式反演了多个火点及周围区域的气溶胶光学厚度(AOD),并对明火点和低温火点在不同扩散范围和不同方位角条件下AOD的累积效应对烟羽的敏感性进行实验。结果表明,利用暗像元法反演出的AOD能明显地表征火灾伴生烟羽的分布特征,指示烟羽扩散方向及大致扩散范围。当以火点为中心,取32位方位角,扩散半径为10 km时,下风向与上风向的AOD累积效应差异最为显著,其累积值之比均>10,对烟羽检测最为敏感。由此建立烟羽识别条件,为判识火点提供辅助依据,有效规避了MODIS火点检测算法对离散火点,特别是低温火点的漏判。

公路隧道排烟耦合细水雾灭火研究

目的分析公路隧道排烟与细水雾共同作用下,对不同功率火灾的灭火效果,讨论不同排烟时间对细水雾灭火的影响.方法应用FDS软件对公路隧道4 MW和2.5 MW功率火灾模拟,设定排烟60 s、120 s、150 s启动.对火源热释放速率变化、火源根部温度及1.5 m高度CO体积分数进行分析.结果公路隧道火灾功率为4 MW时,开启排烟有助于隧道细水雾灭火,排烟与细水雾同时启动工况的灭火效果最佳.火灾功率为2.5 MW时,排烟与细水雾同时启动工况的灭火时间最短,60 s开启排烟工况灭火效果优于150 s排烟工况.结论排烟与细水雾耦合作用对隧道火灾灭火效果的影响与火灾功率有关.尽管排烟启动时间不同,对细水雾灭火效果的影响各异,但排烟对隧道内烟控效果有利.

不同羽流模型在封闭空间池火灾中的应用

利用不同羽流模型对封闭空间火灾进行建模,在结合实验测出的热释放速率基础上,计算了不同羽流模型下的烟气填充时间和温度变化情况。将计算结果和实验数据进行了对比,分析了不同羽流模型的适用性。结果表明:火灾初期,4种羽流模型下的烟气填充速度相近,其中McCaffrey羽流模型与实际烟气填充过程最为接近;火灾后期,Zukoski羽流模型最接近实际烟气填充过程;火灾过程中,Thomas羽流模型和Zukoski模型计算结果非常接近,Thomas羽流模型更适用于一般的工程计算;4种羽流模型下的烟气层温度和实验结果有很大差异,实际工程中均不建议用来预测烟气温度。

大空间展览建筑热障效应对自然排烟的影响模拟

针对某大型展览中心标准展厅的自然排烟系统,通过FDS数值模拟,研究夏季展厅室内屋顶热障效应对自然排烟的影响,以及自然排烟系统的优化设计。结果表明:热障效应对较大规模火灾的自然排烟影响不大,对较小规模的火灾,初期热障效应对羽流上升起到延迟作用,导致排烟延迟;通过设置一定高度的挡烟垂壁将展厅划分为若干防烟分区,以及采用屋顶排烟结合高位侧窗排烟的方式可以减弱热障效应。

不同坡度下地下环形受限空间烟气羽流扩散规律

以某典型地下环形隧道为例,结合数值模拟、理论分析研究不同坡度、不同火源位置等共同作用下地下环形隧道烟气羽流扩散规律。定量分析3个火灾场景下(火源位于隧道主干隧道、出入口支路隧道、交叉路口隧道),不同坡度(0隧道坡度、3%隧道坡度、5%隧道坡度)隧道内温度、烟气高度、能见度分布情况。研究表明:隧道坡度越大冷空气卷吸越强烈,烟气降温越快,烟气沉降速度越快;隧道坡度导致隧道内温度场出现明显的单向发展规律。