基于FDS的风扇舱双油池火温度变化特征

航空发动机燃油泄漏形成的油池火威胁发动机运行和飞机安全,为描述风扇舱内油池火复杂的物理传播过程,开展双油池火温度变化特征的研究。首先,基于火灾动力学模拟软件(FDS)建立CFM56-7B发动机风扇舱物理计算模型;然后,比较Trent 800发动机风扇舱单油池火温度计算值与试验值,验证网格独立性;最后,借助探测器和切片分析舱内双油池火的发展过程和温度变化特征。结果表明:双油池火温度在舱内环向上经历增加和振荡准稳态2个变化阶段,其变化幅度与探测器和油池的间距相关;油池火向左偏斜现象导致左半边温度较高;火焰在轴向上经历火羽流上浮、火焰开始融合、融合扩大和完全融合等阶段。

基于FDS大型体育场馆火灾与疏散研究

大型体育场馆聚集人数多,人群密度高,一旦突发状况,大量人流的快速有效疏散成为首要安全问题。以某奥体中心项目为案例,分析大型体育场馆的平面布局、空间类型、功能分布特点、火灾防控的难点;利用FDS软件pyrosim,进行火灾动力学模拟,研究火灾发生后场内烟气温度、CO浓度、烟气的空间数值变化;依托Pathfinder对大型体育场馆人群密集空间进行逃生实景演练,给出有针对性的、有效的疏散优化建议与解决方案。

基于FDS的管廊电缆火灾动态风险评估研究

为解决管廊或管沟内的电缆敷设密度较大,发生火灾极易形成电力系统的连锁事故等问题,采用FDS仿真软件,综合考虑传感器、喷淋系统、通风系统和防火门等安全屏障不同响应情况构建管廊电缆火灾动态风险评估模型,并应用Arrhenius公式将数值仿真结果指标映射为电缆火灾风险值,进而绘制时变的电缆火灾风险曲线,探究火灾情景下管廊电缆风险动态评估及应急决策优化方案。研究结果表明:喷淋系统是管廊电缆火灾风险的最关键影响因素,喷淋系统的安装位置以及动作状态在很大程度上影响管廊电缆火灾风险。研究结果可为地下管廊电缆线路典型事故的预防、处理和恢复提供应用价值。

基于FDS准则的响应曲面设计预测能力比较

预测能力是实际应用工作者评价设计优劣的重要准则之一,一般地,通过方差散布图可以对一个固定球面上的设计预测能力进行比较和选择,但无法获得对整个设计区域上的比较结果。文章介绍了基于正交表的响应曲面设计(OACD)以及基于极小极大准则的改进设计(OACM),并应用全区域预测方差占比准则——FDS准则对这两类中心组合设计进行预测能力的比较。结果表明,在一个较小方差范围内,OACD得到的FDS结果要优于OACM,而对于大部分给定方差值,OACM的FDS结果要优于OACD。

基于FDS的甲醇罐区池火灾事故后果模拟研究

大容量的甲醇罐区在化工生产项目中往往以危险化学品重大危险源的形式存在,是防灭火的重点目标。为了有效选取最佳灭火位置、科学应急处置,通过池火灾模型分析与计算,确定在常年风向一定时,无风、平均风速、中等风速和最大风速四种情况下甲醇储罐区池火灾热辐射强度和范围。文章以徐州某化工厂甲醇罐区为例,利用FDS软件构建火灾模型,分析不同热辐射强度对周围设施的破坏情况,完成热辐射演化三维仿真效果,为最佳灭火位置设置提供建议。

基于FDS的飞机客舱内饰材料的参数优化研究

为了优化飞机客舱火灾数值模型并提高其模拟的精确度,采用火灾动力学三维模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulator)建立全尺寸A320客舱火灾模型,通过对飞机客舱典型内饰材料热物理性参数的敏感性分析,探究这些参数对飞机客舱火灾动态模拟结果的影响程度。结果表明,飞机内饰材料的密度、比热系数、参考温度等参数都会对火灾的热释放速率(Heat Release Rate,HRR)和燃烧过程产生影响,在不同误差范围内的变化会导致热释放速率的增加或减少,其中参考温度的变化会导致热释放速率的峰值提前90 s到达。

基于正交试验和FDS的狭小面积高空间火灾烟气扩散规律研究

为提高狭小面积高空间场所的排烟效率,采用正交试验和火灾动力学模拟工具(FDS),对49组工况下的狭小面积高空间场所进行火灾模拟,研究其火灾危险性和烟气扩散规律。结果表明:场所面积和火源位置是影响火灾危险性的主要因素;烟气高度评价指标在评估火灾风险性时更敏感,应优先考虑;在相同时间下,场所面积为50 m^(2)的烟气高度明显低于200 m^(2);在进行狭小面积高空间场所的烟气扩散规律研究时,需综合考虑场所的功能和可燃物情况等因素。研究结果可为类似场所排烟系统优化设计提供参考。

AZ31B镁合金FDS连接工艺与性能分析

镁合金材料是密排六方结构,常温下可开动的滑移系较少,加工性能较低,容易产生脆性断裂。以AZ31B镁合金挤压板材为例,采用FDS连接工艺进行连接实验,通过优化关键工艺参数如转速、压力、扭矩等,改善连接成形性。参数优化后,连接成形性得到了显著改善,包络面无裂纹,连接剪切强度达到4.9 kN以上。研究了镁合金AZ31B材料FDS连接剪切拉伸过程,分析了两次峰值力的形成原因。

基于FDS的双洞单向隧道火灾温度变化及烟气扩散分析

为应对隧道火情的发生,避免不必要的人员伤亡和财产损失,分析隧道内温度变化和烟气蔓延特性,选择合适纵向风速和烟气蔓延控制方案具有重要的研究价值。为此,采用PyroSim软件,建立公路隧道模型进行FDS数值模拟。模拟最大热释放功率为20 MW的火灾,在三种不同的纵向通风强度下,观测烟气的逆流长度,确定3.5 m/s为此次模拟的临界风速;在三种不同的纵向风下,依据发生火灾时隧道内温度场变化和烟气的扩散蔓延特点,以及人员的疏散和火灾救援影响;模拟隧道烟气控制方案时,为不让烟气通过横通道蔓延至辅隧道中影响人员疏散,确定合适的主辅隧道的纵向通风强度起着十分重要的作用。

基于FDS的地铁站多场景火灾仿真研究

伴随着地铁作为重要交通工具在世界各地得到了广泛应用,地铁运营的安全问题也逐渐引起人们的关注。本研究分别建立地铁站站厅层和站台层火灾模型,通过采集烟气扩散、温度、一氧化碳浓度和能见度变化情况,研究不同火灾场景的火灾变化特点。研究发现,站厅层火灾的烟气扩散对站台层几乎不产生显著影响,并且站台层各项指标数值变化不明显;相反,站台层发生火灾,大量火灾烟气会沿扶梯和楼梯迅速向上扩散,使得烟气在站厅层大量沉积,扩大站厅层的火灾产物指标的风险程度,不利于人员疏散。

基于CFAST和FDS的舰船舱室火灾蔓延特性对比研究

为了研究舰船舱室火灾蔓延规律并分析不同理论模型的适用性,分别基于双区域模型的CFAST软件和大涡模拟的FDS软件构建了舱段火灾场景模型,开展了舱室火灾数值模拟,详细分析了火灾温度分布规律和烟气蔓延特性,进而对2种数值方法的求解差异和适用性进行分析。结果表明,CFAST计算效率高但无法考虑物体真实燃烧反应,同时对于远源场烟气的垂直流动模拟较差,适用于多工况单层舱室火灾特性快速预报,可用于船舶消防系统的初步设计;FDS采用数值方法直接求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的Navier-Stokes方程,计算精度高,但效率较低,适用于船舶详细设计阶段的消防系统设计和人员疏散方案制定。

基于FDS的火源位置对高压电缆沟道火灾的影响研究

研究通过FDS数值模拟,设计一段两端非封闭的电缆沟道模型,模拟研究了火源位置因素对电缆火灾的火势、烟气蔓延情况和温度变化等的影响规律,并研究了自动喷水灭火系统对火灾的抑制作用。结果表明,电缆沟道火灾发生5.4 s后,烟气上升至沟道顶部形成顶棚射流。火灾过程中沟道内最高温度达1000℃左右,1.5 m高处的温度可达70℃。火源位置在高处时火焰蔓延速度更快,火源在底层时烟气流动的雷诺数更大,火源在沟道中间时燃烧更快。研究成果可为高压电缆沟道内的消防安全设计提供合理的技术支撑。

基于BIM模型与FDS的老旧活动中心火灾数值模拟

为探究火灾发生时CO浓度、能见度、火场温度等火灾参数的时变特性.以某老旧活动中心为例,通过Revit软件构筑该建筑物理模型,利用火灾动力学(Fire Dynamics Simulator,FDS)软件Pyrosim对3种火灾工况开展数值模拟计算.研究结果表明:窗户开启比窗户关闭在火灾CO浓度、能见度、温度到达临界时间至少分别降低41.3%、11.8%、16.3%;打开楼梯间附近窗户比打开火源处窗户能有效降低危害,该研究成果可为后续火情预防应急管理提供相应的防范措施及对策建议.

浅谈汽车白车身FDS连接工艺技术要求

随着汽车工业的发展,既要能够节能、减排、减重,又要解决它的可修复性及后期维护的成本,使得“钢铝混合车身”成为了未来发展的趋势。但同时因为铝的热膨胀系数约是钢的2倍,导热系数约是钢的3倍,而点焊作为热焊接工艺,对钢铝混合车身焊接实现难度很大。因此,铆接技术成为钢铝混合车身的重要连接技术。目前主要应用的铆接技术有自穿刺铆接(SPR)、流钻螺钉(FDS)、无铆钉铆接(Clinch)等,主要介绍了流钻螺钉(FDS)连接的工艺技术要求。

基于FDS的电点火器件制造车间火灾危险性研究

电点火器件生产存在产品危险度高、场所火灾风险大以及安全隐患认识片面等问题。以某民爆产品生产企业典型电点火器件制造车间为研究对象,利用FDS软件通过对其火灾危险性进行数值模拟分析,研究有风和无风两种条件下点火器件制造车间内发生火灾事故后火焰及烟气的蔓延规律以及温度、能见度、烟气层高度等参数的变化特征,并重点分析制造车间内火焰及烟气形成的高温对其他电点火器件的影响,据此确定火灾发生后的危险地点和相对安全的人员逃生路线。结果表明:相比于无风条件,有风条件下制造车间内火灾人员逃生时间缩短25~50 s;风存在与否对人员选择逃生路线有关键的影响,由于有风条件下火灾燃烧速度加快,烟气产生和扩散速度也增加,人员逃离速度要求更高,因此有、无风时人员应选择不同的逃生路线。

基于FDS大涡模拟的工业建筑喷射火模拟分析

为探究工业建筑中储罐喷射火的影响,根据工业火灾燃烧特性,采用数值模拟的方法对开放环境的喷射火灾进行模拟。首先利用FDS大涡模拟验证喷射火经验模型。然后利用FDS大涡模拟不同风速下某企业储罐喷射火焰的发展过程以及对相邻建筑的影响。对比不同火灾场景下的模拟结果,分析喷射火焰的变化和对相邻建筑造成的热辐射、温度的变化。结果表明,FDS大涡模拟与喷射火经验模型吻合,热辐射强度相对误差随着离泄露口距离增大而减小。随着风速的增大,喷射火受到的扰动增强,喷射火对沿喷射方向建筑的影响逐渐减弱,企业要加强对极端天气的防范和建筑间的合理布局。

基于FDS的真实火灾下钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为揭示钢管约束钢筋混凝土(steel tubed reinforced concrete,STRC)柱在真实火灾作用下的抗火性能,采用火灾动力学模拟(fire dynamics simulator,FDS)软件获取宿舍和教室场景下的真实火灾曲线,建立Abaqus模型对圆形STRC柱进行温度场和耐火极限有限元分析,获取真实火灾场景下温度曲线、载荷比、截面直径、长细比等参数对STRC柱耐火性能的影响.结果表明:真实火灾场景下STRC柱的变形受力性能与标准火灾场景下类似,耐火极限分别与载荷比和长细比成反比,与截面直径成正比.根据研究结果,建议采用真实火灾曲线对STRC柱进行精细化抗火设计,在工程所需的耐火极限范围内,可出于安全需要,基于等效爆火时间采用标准火灾曲线进行构件抗火设计.

基于FDS的小餐馆火灾模拟研究

通过对近年来频繁发生火灾的某小餐馆进行数值模拟,研究了在食用油火灾自由发展下的烟气蔓延状况以及食用油火灾没有蔓延时对油烟道温度的影响,并探讨了在三种不同参数设置下,细水雾对食用油火灾的抑制状况。得出结论:食用油火灾蔓延后,烟气会迅速布满整个餐馆;在不对食用油进行灭火处理的情况下,食用油火灾会引发油烟道火灾。三种不同参数设置下的细水雾均能有效避免油烟道火灾。

基于FDS的高层建筑火灾数值模拟研究

文章从火灾模型与数值模拟两个方面进行高层建筑火灾研究,采用FDS软件建立高层建筑火灾数值模拟模型,通过设置模拟计算时间、火源热释放速率等数据,分析火灾过程中房间、楼梯间、走廊等区域的烟气变化情况,总结烟气特性、可见度和温度等指标的变化规律。结果表明,在整个火灾发生过程中,烟气先从着火点逐渐扩散到整个办公室,再缓慢蔓延到走廊、楼梯间以及其他房间,且蔓延速度逐渐加快。总体来看,当火灾发生60 s时,现场环境最适宜人员逃生,超过360 s后火灾烟气量增加,可能对人员逃生构成威胁。

基于FDS的阻燃聚氨酯燃烧烟气蔓延情况分析

为进一步研究阻燃剂在降低材料火灾危险性方面的应用优势,使用火灾数值模拟软件(FDS)和锥形量热仪(CONE)等仪器探测聚氨酯(PU)和阻燃聚氨酯燃烧时烟气的蔓延情况。为了更加宏观地展现阻燃材料实际的燃烧情况,将CONE中av-HRR数据和FDS软件结合,使用FDS对PU和PU/15APP铺满的标准房间进行模拟。PU门口的材料在158.2 s时开始出现燃尽消失的现象,PU/15APP是在265 s出现此现象,相比PU整整推迟了107 s。模拟到达40 s时,烟气蔓延整个房间,能见度降低。模拟房间的温度和CO浓度都在40 s达到最大值,且PU/15APP的数值低于PU。