基于北京市火灾统计数据的时间序列分析

采用Box-Jenkins法分析了城市火灾时间序列上的趋势性规律,通过数据预处理和模型的识别与诊断,最终建立了城市火灾预测模型。对北京市2000—2006年的火灾统计数据进行了平稳性处理,通过城市火灾预测模型的建模方法对北京市火灾发生次数的时间序列进行了ARIMA建模。根据得到的ARIMA(1,1,0)(1,1,1)12模型对北京市2007年的火灾发生次数进行了预测,并将该模型和BP神经网络模型的预测结果与实际情况进行对比分析。结果表明,ARIMA模型特别适用于随机性较大的火灾数据的趋势预测,并且方法简单,算法经济。

基于FDS的居民楼火灾烟气远距离传播过程研究

利用大涡模拟软件FDS对某居民楼火灾发生发展和烟气传播过程进行数值模拟,探讨烟气质量浓度在侧间-走廊建筑的分布情况。在不同房间的目标位置设置探测点,分析烟气质量浓度、CO体积分数分布。结果表明,距离火源位置最远的房间烟气质量浓度、CO体积分数最高且在短时间内达到致死浓度;烟气更容易在最远的房间聚集,在特定的时间段内,始终比其他房间的危险性要高。对于此类居民楼建筑火灾中的人员安全而言,最远端房间的危险性最高,火灾时要着重注意此区域的疏散。此外,在走廊顶棚上间隔适当的距离设置了挡烟垂壁,并且模拟了该工况下烟气质量浓度分布。结果表明,加入挡烟垂壁后走廊的烟气蔓延相对均匀,各个房间烟气质量浓度更为接近,最大烟气质量浓度也有明显降低,从而延缓了整个建筑达到危险状态的时间。

典型电缆锥形量热试验研究

采用锥形量热仪对阻燃聚氯乙烯护套聚氯乙烯绝缘电缆(简称ZR-VV)、交联聚乙烯护套聚氯乙烯绝缘电缆(简称YJV)、阻燃交联聚乙烯护套聚氯乙烯绝缘电缆(简称ZR-YJV)3种典型电缆进行了研究,分析了不同类型电缆的热释放特性、点燃特性、发烟特性和CO产生速率等参数差异,比较了不同电缆的阻燃性,并研究了辐射强度、电缆规格对同类型电缆热释放速率的影响。结果表明:ZR-YJV电缆由于阻燃剂的存在,综合火灾危险性较低,ZR-VV电缆综合火灾危险性较高;规格较大的(4×6mm2)电缆阻燃性能要好于规格较小的电缆(4×2.5mm2);电缆的第1个pkHRR随着辐射强度的增大而增大,并呈线性关系,ZR-YJV的pkHRR与辐射强度的相关性最大。

基于FDS的壁面烟熏图痕试验及重构研究

根据烟气颗粒在壁面上黏附的机理和影响因素,先建立烟熏图痕形成的半物理模型,再将其与火灾流体模拟软件FDS相耦合,后编译出可以重现烟熏图痕的FDS可执行程序;同时进行了壁面烟熏图痕的实体试验,分析了燃烧时间、火源位置、燃料种类对烟熏图痕形成的影响;而且利用重新编译的FDS程序对实体试验进行了数值重构,对比讨论了实体试验结果与模拟结果。结果表明,嵌入了烟熏半物理模型的程序能较好地重构出试验得到的烟熏图痕,证明了该模型是有效的,可以用于烟熏痕迹的预测。该技术弥补了现有软件的不足,进一步完善了数值重构技术,可以辅助火灾调查工作。

PVC板热蚀痕迹实验及数值重构研究

利用影响热蚀痕迹形成的因素,建立聚氯乙烯(PVC)板热蚀痕迹半物理预测模型,并嵌入火灾流体模拟软件FDS源程序,编译出能够实现壁面热蚀痕迹的可执行程序,同时进行了PVC板热蚀痕迹实验,并用改进后的FDS软件对实验进行重构。结果表明,重构热蚀痕迹与实验热蚀痕迹相比宽度略小、高度略大,但变化趋势基本相同;热蚀痕迹宽度和高度随火源热释放速率呈阻滞增长、随燃烧时间呈线性增加关系,随火源与壁面或墙角的距离增大而减小,位于墙角时热蚀痕迹高度最高、颜色最深;实验和重构痕迹表现出的较好一致性可以使重构技术再现火场痕迹,反映火灾发展规律,与其他人证、物证相结合,为火灾调查提供证据支持。

季节调整分析在城市火灾发生规律研究中的应用

利用样本周期图法定量分析了城市火灾序列的周期性,并实例分析得出了北京市火灾时间序列具有12个月和48个月的周期性。然后采用季节调整法,将火灾时间序列中的季节因子和不规则因子提取出来,得出了经季节调整后的时间序列,从而得到了北京市火灾发生受季节因素影响的大小和城市火灾时间序列的基本发展趋势,大大提高了火灾数据之间的可比性。同时结论可为消防管理部门有针对性地采取消防监督管理措施和科学地安排消防执勤战备提供有力指导。

纸面石膏板受热痕迹的数值重构研究

利用锥形量热仪实验测定了纸面石膏板暴露在不同辐射热通量、不同暴露时间下的烧损程度,基于火灾烈度理论对实验数据进行拟合,建立石膏板受热痕迹的半经验模型。通过修改FDS(Fire Dynamics Simulator)的源代码,将模型嵌入到软件中,与自身功能相结合,实现重现石膏板受热痕迹的功能。同时进行了石膏板受热痕迹的实体实验,研究了不同油盘面积、受热时间和相对位置对石膏板受热痕迹形成过程和结果的影响。利用增加了新功能的FDS软件对实体实验进行了数值重构,对比实验和模拟的结果,证明了该模型可用于石膏板受热痕迹的重现。该技术完善了火灾的数值重构技术,作为火灾调查的一种新兴的技术手段,对于完善事故调查的证据链,辅助火灾调查工作具有重要意义。

某大型展览中心人员疏散性能化评估

分析某大型展览中心的消防设计超规范问题,针对这些问题进行性能化设计,计算人员所需疏散时间,并利用FDS和buildingEXODUS计算人员可用疏散时间。结果表明,在保守地设置火灾规模和疏散人数并考虑最不利条件的情况下,各场景验收标准规定的参数均未达到危险临界值,且有较大的安全余量。并在评估的基础上提出提高安全性的建议。

石膏板受热痕迹火灾场景实验及数值重构研究

基于火灾烈度理论,采用实验的方法确定了石膏板受热痕迹的预测模型,与FDS源代码相耦合,实现了重现石膏板受热痕迹的功能。进行了较为接近真实火灾的火灾场景实验,记录火灾发展的情况和火场温度的变化。利用增加了新功能的FDS软件对火灾场景实验进行了数值重构,通过对比火场温度、热释放速率和火灾后石膏板壁面留下的痕迹,验证了数值重构的有效性,证明了对痕迹进行数值重构能够对火灾调查工作起到辅助作用。

某地下电影院烟气控制设计的安全性评估

以某地下电影院为研究对象,通过性能化评估的方法对该建筑的烟气控制设计进行了安全性评估。通过分析建筑火灾时的实际情况来设置火灾模拟场景,对大电影厅和小电影厅分别进行模拟论证,并设置了机械排烟正常运行和失效的两种情况来分析该地下建筑烟气控制设计的安全性。将模拟结果与设定的安全疏散验收标准进行对比,得到可用疏散时间,与建筑的所需疏散时间进行比较,从而得到各场景的安全性结论,并结合评估结果总结了排烟系统对烟气蔓延的影响。