横向火源下隧道火灾温度分布和烟气运动特性研究

目的:为了研究着火车辆停靠朝向对隧道顶棚温度分布和烟气运动特性的影响。方法:采用数值模拟结合比尺模型试验的方法,分析在不同纵向风速和火源功率下,横向、纵向两种典型火源的顶棚最高温升和烟气回流规律。结果:相比纵向火源,横向火源烟气阻塞效应更强,顶棚附近烟气运动速度更快,烟气卷吸量更大;且火源占隧道宽度比例较大,烟气较早进入一维蔓延,使得隧道顶棚温度更低。随火源功率和纵向风速的增大,两种火源朝向下的顶棚温度差距越大,30 MW火源下顶棚最高温度的差值可达57%。较纵向火源,横向火源隧道顶棚温度更低,烟气热浮力减小,烟气运动衰弱。随火源功率增加和纵向风速降低,回流长度差距逐渐增大,30 MW火源下最大差值为36 m。结论:横向火源烟气层热稳定性更弱,烟气沉降更为明显,即使在低风速下,近火源段烟气层也易被破坏。

城市“W”型中长距离沉管隧道火灾烟气运动规律研究

面对城市内河存有江中岛情况,过江隧道普遍采用“W”型的纵断面形式。揭示城市“W”型过江隧道火灾烟气运动规律具有重要意义。利用火灾动力学软件(FDS),采用数值模拟方法研究了交通正常、拥堵工况下城市“W”型中长距离沉管隧道火灾烟气蔓延范围和隧道顶部温度、流速分布规律。结果表明:交通正常时,临界风速可以较好控制城市“W”型隧道内不同区间发生火灾时的烟气;交通拥堵时,沙岛段发生火灾时危险性最高,1 800 s时烟气还有继续蔓延的趋势。交通正常时隧道顶部最高温度均小于300℃;交通拥堵时,沙岛段隧道顶部最高温度约423℃,沉管段隧道顶部最高温度约387℃,出入口段隧道顶部最高温度约350℃~400℃。交通正常时,火源下游流速明显高于上游流速;交通拥堵时,火源处流速最大,随着距离增加,流速整体呈现衰减趋势,隧道顶部流速会随坡度变化波动。

公路隧道火灾烟气运动模拟分析

公路隧道在城市交通发展过程中的作用日益显著,隧道火灾时的烟气运动情况对于隧道安全性至关重要。为验证隧道内排烟系统的有效性,采用火灾模拟软件FDS针对公路隧道火灾建立三维模型并进行模拟分析,获得火灾时隧道内烟气运动、温度、能见度等参数变化。模拟结果表明火灾时烟气可以被控制在一定范围内,且隧道内有烟气存在的区域清晰高度处的能见度最低为1 m,温度最高为56℃,CO最高含量为62 ppm,满足人员安全疏散的要求。

圆形盾构结构过江隧道火灾烟气运动模拟分析

我国公路隧道的建设正处于快速发展的阶段,隧道排烟系统设计以及火灾时的烟气运动情况对于隧道安全至关重要。过江隧道普遍采用盾构法及重点排烟的方式,当前对于此排烟方式的研究仍较少。文章针对杭州某过江隧道中实际采用的圆形盾构结构建立了三维模型,采用火灾动态模拟器FDS软件进行了火灾模拟,分析了火灾时隧道内烟层厚度、温度、能见度等烟气运动参数的变化情况。模拟结果表明:火灾发生后排烟系统可以将高温烟气有效控制在火源位置前后250 m的范围,验证了排烟系统的有效性,并为隧道人员疏散设计以及火灾应急响应预案提供了参考。

空调通风工况地铁站台初期火灾烟气运动规律

通过在地铁站台进行的火灾实体试验,对车站各种空调通风条件下棉绳阴燃火与聚氨酯明火的烟气速度、温度进行监测与分析,研究地铁中具有格栅镂空吊顶的车站站台在不同空调通风工况下火灾初期烟气运动的规律。多点风速探头和温度记录探头设置在火源正上方以及在距火源水平距离约2 m远的4个位置,分别设置在镂空格栅吊顶的上方和下方。在空调通风工况下,送风对烟气的上升有不同程度的抑制作用,一定程度上延长了火源的燃烧时间。对于阴燃火源,烟气温度的降低导致烟气很难升至吊顶上方。

室内火灾机械排烟过程烟气运动的数值分析

建筑物发生火灾时 ,火灾初期室内烟气运动状况直接影响建筑物内受灾人员的疏散 ,本文运用CFD技术 ,初步模拟建筑室内机械排烟作用下火灾初期烟气运动过程 。

细水幕阻断走廊烟气运动的数值模拟

建立长20m的走廊模型,利用FDS分析不同施加方式下细水幕对于建筑走廊中烟气的阻断效果。设置4个火灾场景模拟走廊内温度、热释放量、烟气层高度、遮光率、CO2浓度及O2浓度。模拟结果表明:细水幕可以有效阻断烟气扩散,降低走廊的环境温度,稀释吸收有害气体。采用上下垂直施加细水幕可以有效降低走廊内烟气的温度和高度,增大走廊能见度,减缓氧气的下降速率。

CFD技术在大空间烟气运动模拟中的应用

介绍了CFD技术在消防性能化设计中的应用,以及两个得到广泛应用的CFD软件FL UENT与FDS。给出了一个体育场馆的应用案例,比较了FL UENT软件与FDS软件的优缺点及适用性。

高层建筑管道井内烟气运动大涡模拟

采用火灾过程的场模拟理论,以大涡模拟为基础,分析了火灾烟气流动过程的动力学特征;为了验证大涡模拟数值方法的准确性,针对Mercier和Jaluria竖井内的实验工况进行了模拟研究,其模拟结果与试验结果吻合较好,表明大涡模拟可以较好地预测竖井内烟气流动情况;通过设定不同的火灾场景,对不同火源功率和不同几何尺寸条件下管道井内烟气的流动过程进行了数值模拟,其结果给出了不同的几何尺寸和火源功率对管道井内所形成“烟囱效应”的影响情况。笔者的模拟和研究表明:大涡模拟可较准确地预测高层建筑管道井内烟气的流动状态,对高层建筑的防火设计具有指导性作用。

列车车厢内火灾烟气运动的数值模拟研究

使用大涡模拟和 Smagorinsky亚格子尺度模型 ,以及简单化学快速反应燃烧模型 ,对列车车厢内火灾现象进行了数值模拟。由于热烟气的弱可压缩性 ,采用了适合于低马赫数形式的三维非稳态 Navier-Stokes方程的近似形式数值研究烟气的输运过程。通过对不同释热率情况下火灾过程的研究 ,初步探讨了车厢内火灾发展、烟气运动和温度分布规律。采用的研究方法和所得结论对于列车火灾的防护设计和安全管理方面有一定指导意义。

大尺度空间中烟气运动工程分析的多单元区域模拟方法

在大尺度空间中 ,仍然将整个空间划分上部热烟气层和下部的冷空气层直接进行区域模拟是不合适的。提出了一种将大尺度空间划分若干常规子单元 ,再在各个子单元中采用上下层区域模拟的方法 ,并以CFAST4 0 2为工具 ,对两种典型的大尺度空间的烟气运动过程进行分析和比较。结果表明 ,在大尺度空间中 ,这种多单元区域模拟的方法相比于传统的区域模拟方法具有较好的适用性。

多层建筑火灾烟气运动和回燃的数值模拟研究

为了解多层建筑火灾的蔓延发展和烟气运动,应用大涡模拟(LES)方法对多层建筑火灾发生过程进行数值模拟分析,模拟不同工况下走廊和各楼层中火灾烟气运动和温度的变化情况。尤其针对内部含有竖井的多层建筑,考虑到烟囱效应对火灾发展和烟气蔓延的影响,分别设置自然排烟和机械排烟的实验工况,分析电梯间通风口在自然排烟和机械排烟状况下火灾的发展和烟气运动。通过分析温度和能见度数据,发现合理安排机械排烟能够争取更多人员逃生时间。对于多层建筑火灾中发生的回燃现象进行了原因分析。

侧室-走廊烟气运动特性的盐水模型

运用盐水实验模拟方法与液体双染色技术研究了侧室点火源烟气在走廊内的发展过程和运动特性，证实了走廊内存在着明显的烟气空气分层现象，且烟气在走廊内对环境空气的卷吸作用可忽略不计．通过研究侧室点火源位置、强度等与走廊烟气层运动速度之间的关系，得到了走廊烟气运动的无量纲速度与侧室火源强度无关的结论．最后，应用单室点源羽流模型，通道重力流模型和相似理论，并结合分析实验结果，建立了走廊烟气运动速度的盐水模型．

隧道火灾烟气运动的数值模拟

对不同入口风速和隧道高宽比情况下隧道内的烟气运动进行模拟,分析隧道内的烟气分布情况。结果表明:随着入口风速的增大,隧道内整体的烟气浓度会逐渐降低。入口风速过大,加强了气流的湍流程度,使烟气层较早降至路面,隧道断面提前充满烟气,使火源附近近地面处的烟气浓度过高。当入口风速较小时,火源上部的部分烟气会逆着风向流动,产生回流现象,所研究工况下烟气不发生回流的临界入口风速为2.2 m/s左右。横截面积相同的情况下,隧道高宽比越小,烟气上升高度越高,隧道下部烟气量越少,利于救援和人员疏散。

单纯烟囱效应作用下竖井结构内火灾烟气运动规律研究

采用现场实验、理论分析及场模拟相结合的研究方法,通过设置六种不同场景,分别测试了不同时间不同竖井高度处的温度及压差变化过程,最终定量总结了单纯烟囱效应作用下竖井结构内的烟气运动规律,为高层建筑实际防火设计及人员疏散提供理论基础和实践指导依据。

建筑物通道内火灾烟气运动的数值模拟

发生在各种长通道内的建筑火灾受到人们越来越多的关注。研究此类火灾烟气运动的特点,对于发展火灾烟气控制技术,减少烟气对人员的伤害具有重要的意义。应用场模拟方法,对有自然通风的建筑物通道内的火灾烟气运动进行了数值模拟。模拟得到的通道内烟气温度的分层分布与实验数据基本相符合,烟气对环境空气卷吸量的计算值也与已有经验关系式的结果相一致。利用数值模拟还研究了释热率对通道内火灾烟气运动的影响。结果表明,在有自然通风的条件下,释热率的增大对通道上层热烟气的温度和速度有较明显的影响,导致火灾的危害性变大。

建筑物条形走廊烟气运动特性研究

建筑物走廊是火灾时人员疏散的必经之路,了解走廊烟气的运动规律,对人员疏散与救援具有重大意义。本文对走廊内的火灾烟气进行了数值模拟,得出了不同排烟场景下走廊烟气质量分数及烟气温度的分布情况。研究表明:挡烟垂壁在火灾初期能有效地阻止烟气蔓延;由于其蓄烟作用,应该将其设置在走廊中部。但随着火势的不断扩大,挡烟垂壁效果逐渐减弱,此时必须增设机械排烟机才能及时排出烟气。对比不同机械排烟场景可知,为达到更好的排烟效果,机械排烟口应该设置在挡烟垂壁上游。最后将模拟结果与实验结果对比,验证了本文结论的正确性。

竖井内火灾烟气运动过程模拟实验研究

为了深入了解竖井内火灾烟气的运动规律,用试验的方法在小尺寸竖井内模拟火灾燃烧过程.测定典型小尺寸竖井模拟实验台中火灾烟气在不同开口形式时的温度及CO,CO2等气体的浓度变化情况.试验结果表明：火源位于中性面以下且开口较多时,由于浮力及烟囱效应的作用,烟气向上蔓延并由上部开口排出;火源位于中性面以上时,烟气由中性面以上开口排出,中性面以下各层保持相对无烟.全封闭竖井内φ（CO）,φ（CO2）在200-400 s之间在5#探针处出现最大值,其余开口形式竖井内φ（CO）,φ（CO2）均在100-200 s之间在5#探针处出现最大值,竖井内烟气运动规律符合浮力及烟囱效应机理.

船舶机舱复杂空间烟气运动工程分析方法研究

以 CFAST3.17为模拟工具 ,针对船舶机舱复杂空间烟气运动的特点 ,发展了一种子空间区域划分工程分析方法 ,研究这种复杂空间的烟气运动 ,并通过对典型炉机舱的计算 ,证明了这种方法的有效性 。

分离式深埋地铁车站的火灾烟气运动及防控

为确定大埋深新型分离式地铁车站火灾情形下的合理通风排烟模式和排烟参数,以站厅和站台通过扶梯长通道相连的深埋地铁车站为研究对象,采用数值模拟方法分析火灾发生时在深埋车站内不同区域,车站和扶梯通道内烟气的运动过程及其防控方式。结果表明:对站台层与站厅层、长通道火灾的有效应急响应所需排烟参数相差较大,所需风机匹配运行的排烟模式也不相同;站台层火灾的排烟需采取车站与隧道风机的合理匹配运行模式,站厅层和长通道内的火灾则只需开启站厅排烟风机即能使楼梯口的风速达到临界风速的要求;所提出的排烟模式和排烟参数适用于该类型车站的火灾防排烟设计。