外部热辐射对材料燃烧性能影响的实验研究

采用基于耗氧量原理的锥形量热计对木材、PVC以及聚氨酯泡沫塑料在不同热辐射条件下的热释放速率、平均释热速率、点燃时间、CO/CO2生成率和烟气的减光性等燃烧特性进行了研究.实验结果表明,不同材料表现出不同的点燃性、热释放速率及烟气生成特征,并进行了初步的理论探讨.

消防工程专业研究型本科教学体系研究

为培养研究型消防工程人才,在分析国内外消防专业主要课程设置的基础上,笔者给出了消防工程专业研究型本科教学培养方案构建的指导思想、基本原则和各类课程安排的整体思路。将课程分为通识教育课、专业大类课、专业主干课和专业选修课四大类分别培养学生的基础和专业知识。通过改革课程考核方式、设置独立实验课程和选修课、加强课程设计和优化毕业设计选题等方式提高对学生实践和创新能力的培养。构建完善的消防工程专业教学体系,着力培养学生实践和创新能力对于我国消防工程专业的可持续发展具有重要的意义。

变热流条件下木材点燃的实验研究

为研究木材在变化的热流条件下的点燃性能,对泡桐、榆木、红椿木和刺槐等4种木材进行了小尺寸的实验研究.测量了木块表面接受到的热辐射强度、点燃时间、质量损失和木块的内部温度等参数.在实验数据的基础上,得出木材点燃的临界热流增长率约为0.07kW/(m^2·s),临界质量损失速率约为20～30g/(m^2·s).利用PDE模型计算出木块温度变化情况,并与实验数据进行了比较.计算结果表明,在自然着火情况下,木块点燃时的表面温度约为500℃左右.

大型超市火灾情况下人员疏散模拟分析

针对大型商场在火灾情况下,人员是否能够及时逃生的问题,采用计算流体动力学软件FDS和大型疏散模拟软件building EXODUS对徐州某大型超市进行火灾时人员疏散的模拟。在火灾场景下,由于烟气对于人员顺利逃生有着重要的影响,运用FDS软件模拟得到着火层四周出口处烟气的下降速度,烟气浓度以及能见度的变化情况,从而给出人员安全疏散的最佳时间,再应用building EXODUS模拟当超市人流量最大时人员的疏散情况,得出该大型超市内人员逃生所需的时间,两种模拟所得时间进行对比分析,可得到人员是否能安全疏散的结论。

火焰与烟气层热辐射的实验与蒙特卡洛法模拟

高温烟气层和火源的火焰是火灾房间内的主要热辐射源.对多种尺寸房间内的热烟气层,分别采用蒙特卡洛法和理论计算法,求出了室内热烟气层对地板上的微元面、地板面和墙壁的热辐射通量,采用实验与蒙特卡洛法分别测量和计算出柴油油池火焰的热辐射通量.结果表明,蒙特卡洛法计算出的热辐射通量与理论计算值之间的相对误差可控制在5%以内,为保证较高的精度,计算时需选择较大的能束数,并且辐射面之间的面积比不宜过大.采用圆柱形火焰假设计算出的热辐射通量与实验值具有相同的变化趋势和数量级.

木材在线性增长热流下着火的复合判据研究

为探索木材在热流变化时的着火特点并提出着火判据,通过试验研究了木材在线性增长热流条件下的自发着火性能,测定了泡桐、椿木、榆木和刺槐4种木材的点燃时间、木材表面的入射热流以及试样内部的温度。结果表明,当热流增长率大于等于0.199kW/(m^2·s)时,试验的所有木材均可以被点燃,点燃这些木材的临界热流增长率介于0.065～0.103 kW/(m^2·s)。建立了木材着火的计算模型,计算得出木材自发着火时的表面温度约为500℃。根据试验和计算的结果提出了结合表面温度和临界热流增长率的木材自发着火复合判据。

基于蒙特卡洛法的单室火灾热辐射计算

根据CFAST软件模拟简单房间着火后热烟气层温度及高度的变化情况,采用蒙特卡洛法计算热烟气层对房间地板面及地板中心1 m2面积上的平均热辐射通量.计算时,分别假设烟气层的辐射能力集中于热烟气层的下表面,或烟气层为温度均匀的灰体,结果表明两种假设的计算结果相近.根据两种假设计算出的地板面上的热辐射通量,预测出室内发生轰燃的时间分别是640 s和700 s,与CFAST软件的预测结果665 s相近.评估中引入热辐射对人体的伤害判据,其结果也可以用来估算安全疏散时间.

矿井火灾中火场能见度的估算方法

从火灾烟气减光性的定义及其描述参数出发,推导建立了矿井火灾过程中风流速度、烟气中毒性气体体积浓度与火源热释放速率及能见度的关系式,并提出了矿井火灾过程中火场能见度的简单估算方法.结合输送机胶带燃烧性能的锥形量热计实验结果,计算出当火源热释放速率按bt2发展变化时CO,CO2的体积浓度及对应的火场能见度.另外还计算了火场能见度为5 m和10 m时所必需的风速.计算结果表明,利用能见度指标计算出来的通风风速可保证烟气中CO,CO2的浓度远低于人的安全极限.

木块在小尺寸轰燃实验中的点燃及预测模型

利用小尺寸轰燃实验台对松木和杉木的点燃性能进行了研究。该实验台能够提供接近实际火灾的燃烧环境 ,实验具有较好的可重复性。在锥形量热计实验的基础上提出了一种新的材料热辐射引燃判据。采用实验测得的轰燃实验台上层热烟气温度的平均值 。

PVC输送带点燃温度判据及应用

利用锥形量热计对800S PVC整芯阻燃输送带的点燃性能进行了实验研究；在实验数据的基础上,采用传热模型计算出实验时输送带的点燃温度,其平均点燃温度为384℃．利用此温度判据,对输送带在实验巷道中火焰蔓延情况进行了数值模拟．计算结果表明,在小尺寸实验巷道中,1m/s的风速条件下,600 s时间内火焰在输送带表面上蔓延的长度约为0．3 m．

排烟口附加组合挡板对隧道火灾排烟效果的模拟研究

建立单孔隧道模型,采用FDS数值模拟分析不同高度的组合挡板对隧道机械排烟的影响。结果表明,相较于普通排烟口,安装组合挡板可以有效提高隧道机械排烟效率,改善排烟口处气体压力场的分布状态,减小垂直方向的排烟风速,加大水平方向的排烟风速,从而降低吸穿现象发生概率。经模拟验证,发现组合挡板高度是影响吸穿现象发生的重要因素,组合挡板会使排烟口前方烟层厚度变小,当烟层厚度小于挡板高度时就会发生吸穿现象。通过比较挡板高度分别为50、65、80、95、110 cm几种情况的模拟效果,发现H=50 cm工况排烟口处的烟气浓度最高,单位时间排烟量最大,排烟效果最好。

内外出口宽度对避难通道疏散能力的影响

目的研究地下大空间建筑中不同内外出口宽度的疏散通道的疏散能力.方法根据规范设置一个2 000 m2的独立防火分区,并根据地下商场人员密度获得防火分区内的人数.在防火分区的两侧及中心分别布置不同宽度的避难通道,利用BuildingEXDOUS软件作为仿真工具模拟人员疏散时间.结果在通道入口宽度基本一样的情况下,靠防火分区两侧布置的疏散通道比中心布置的疏散通道具有更大的疏散能力.避难通道入口个数和宽度对疏散时间影响很大,当内外出口的宽度比大于0.8以后,人员的疏散时间将趋于稳定,此时疏散时间受疏散通道疏散能力的限制.在走道内不发生拥堵时应适当加大避难通道入口的宽度以减少疏散时间.结论在走道内不发生拥堵的情况下,应适当加大避难通道入口的宽度,甚至可以突破现行规范规定的"避难走道的净宽不应小于设计容纳人数最多的一个防火分区通向避难走道各安全出口最小净宽之和"这一要求.对避难通道入口的宽度、开口个数和布置位置进行优化设计可有效减少疏散时间,保证人员的安全疏散.

超细干粉气固两相流在水平直管中的流动特性研究

采用Fluent软件,利用欧拉多相流模型模拟了粒径为18μm的超细干粉灭火剂在直径8 cm的水平直管内喷射时的沿程阻力、横截面上的流速及干粉体积分数分布特点。结果表明,在流速为25~150 m/s和超细干粉体积分数为5%~15%时,水平直管的沿程阻力与流速呈二次函数关系,与干粉的体积分数呈一次函数关系,阻力值为0.003 28~0.259 81 MPa/m。受管壁摩擦力影响,两相流在管道横截面上的流速呈现中间快四周慢的分布特点,而固体颗粒体积分数对流速的影响可以忽略。横截面上的速度分布不同所产生的气相曳力导致超细干粉体积分数呈环状分布,气相曳力与初始速度有关,与干粉体积分数无关。流速低于70 m/s时超细干粉呈月牙状分布,管道下部贴近管壁位置体积分数最高,超过此流速时,超细干粉在横截面上0.8r~0.9r范围内体积分数最高,呈环状分布,贴近管壁位置体积分数最低,流速大于70 m/s可有效抑制超细干粉沉降。

倾斜导烟板对隧道机械排烟效果影响研究

排烟口风速随着负压差增大而增大,而增大排烟口负压容易出现吸穿效应,同时由于烟气沿顶棚纵向扩散时存在水平惯性力,往往还未进入排烟口就流向其后方,使控烟效果变差。针对上述问题,在排烟口下方设计了一种倾斜导烟板(ISD)来优化排烟口处流场,增大排烟口处的负压差,抵挡排烟口下方烟气的水平惯性力并抑制吸穿效应,提高排烟效率。应用FDS模拟验证ISD对排烟效果的影响,结果表明,ISD装置能明显提高排烟口的排烟能力,当倾斜挡烟板垂直高度为600 mm时,与普通排烟口相比,流向下游的热量流量减少99.8%,排烟口下方负压增大3倍,并且对抑制吸穿现象效果明显,机械排烟效率得到提高。

矿井火灾火源燃烧特性的实验研究

首先介绍了用锥形量热计测定矿用可燃物燃烧特性的测试方法 ,并对几种不同类型的矿用输送机胶带及木材进行了对比实验 .实验结果表明 :非阻燃的输送机胶带释热速率最高 ,阻燃输送机胶带产生的毒气危害性最大 .针对井巷网络火灾的特点 ,还对通风巷道中的火源燃烧特性进行了研究 ,介绍了在中国矿业大学矿井火灾综合模拟实验系统中进行的网络火灾线火源的火焰蔓延速率。

人群密度对行走速度及步长影响的试验研究

针对现有的疏散基本参数不符合我国人群特征、导致模拟计算结果及相关法律和技术规范不准确这一现状,以大学生为研究对象,设计人群密度对行走速度及步长的影响试验。试验采用轻质框架固定人群密度的方法,测量2~8人/m^2的人群密度下,人群行走100m所需时间及步数,并计算人群的平均行走速度及步长。对获得的数据进行拟合,分析得到了人群密度对行走速度及步长的影响规律。结果表明,当人群密度小于4人/m^2时,人员的行走速度及步长基本保持不变,约为1.4 m/s和0.75 m,当人群密度超过4人/m^2时,人员的行走速度及步长快速下降,最低约0.4 m/s和0.2 m。当人群密度超过4人/m^2时,行走速度及步长与人群密度之间分别符合二次函数和线性函数关系。

卷烟制丝车间可燃物燃烧特性实验与火灾模拟

为了研究大空间卷烟制丝车间可燃物的燃烧特性、火灾增长特点及对安全疏散和钢结构屋顶的影响.进行了着火温度实验、燃烧失重实验和燃烧蔓延实验,用性能化消防设计的方法、运用FDS火灾模拟软件对某大型标准制丝车间进行火灾模拟.结果表明:制丝车间典型可燃物烟叶、烟梗、成品烟丝和输送带的着火温度分别为310,230,240和370℃;燃烧失重速率为1.7-3.1 g/(m2.s;)火焰水平蔓延速率为1-2.3 cm/min;制丝工艺的热释放速率为41.1-98.0kW/m2;制丝工艺火灾模型为慢速发展的t2火;可用的安全疏散时间为2 000 s,能够满足人员安全疏散要求;起火后2 400 s内不会危及钢结构屋顶的结构安全.

常见可燃物燃烧特性实验与数值模拟研究

基于室內常见可燃物的实际火灾危险性研究的重要性,利用锥形量热计对室内常见木材、聚氯乙烯(PVC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料在50 kW／m2辐射能量条件下的点燃性能、热释放性能、烟气毒性及烟气的减光性进行了实验研究.使用火灾区域模拟软件CFAST对单个房间内这几种可燃物的实际火灾危险性进行了对比分析．结果表明:PVC和PMMA的点燃时间低于木材,而其平均热释放速率、最大热释放速率、总释放热量、平均有效燃烧热、平均质量损失速率、平均比消光面积等指标均高于木材;PVC具有较高的减光性和CO生成率.PVC和PM- MA的综合火灾危险性高于木材,而PMMA的综合危险性远高于其他几种可燃物．

矿用输送带与木材燃烧性能的对比实验研究

利用锥形量热计对氯丁胶 (CR)、聚氯乙烯塑料 (PVC)输送带与木材的点燃性能、热释放性能、烟气毒性和烟气的减光性等进行了对比实验研究 .结果表明 ,木材与CR ,PVC输送带相比点燃时间较长 ,热释放速率介于两者之间 ,CO生成率和比消光面积较小 ;CR输送带的火灾危险性远大于PVC输送带和木材 ,但PVC输送带的CO生成率较高 .对比实验为矿井火灾火源特性数学模型的建立以及矿用阻燃输送带的开发提供了基础参数 .

基于数值模拟的外墙保温体系防火问题研究

针对国内现有的外墙外保温系统的防火性较差的现状,通过分析上海公寓楼外墙保温层的火灾,得到外墙外保温防火的三种重要因素(粘结或固定方式、防火隔离带的构造、防火保护面层)。鉴于现在流行的保温材料为膨胀聚苯板(EPS),因而选用EPS作为模拟材料,利用数值模拟计算得出以下结论:认为火灾时有空腔的保温层比无空腔的保温层更危险;设置防火隔离带能有效得阻隔火灾的蔓延,较宽的隔离带效果更好。除此之外,外保温层防火设计中还应考虑以下三方面的问题,即遴选适当的保温材料、建议保温层也使用类似于防火分区的防火措施和保证保温效果的同时增加防火隔离带的宽度。研究结论和建议对于解决外墙保温体系防火问题具有重要的参考价值和现实意义。