室内火灾中外部燃烧现象的数值模拟

外部燃烧是室内火灾中火焰随烟气流出窗户并在窗户外燃烧的现象。外部燃烧会造成火势从初始着火的房间向其他房间或楼层蔓延,具有很大的危害性。本文应用美国国家标准技术局(NIST)开发的FDS程序,对外部燃烧现象进行了研究。首先对Bullen和Thomas的实验进行数值模拟,用以验证FDS对外部燃烧现象的模拟效果。在相近的燃料过量因子的条件下,计算得到的外部燃烧羽流的温度分布结果、外部燃烧火焰的高度和火焰距离窗户所在壁面的水平距离与Bullen和Thomas的实验结果符合得较好。之后,研究了不同窗户大小和不同燃料消耗率对外部燃烧的影响。最后,发现当燃料消耗率足够大致使室内燃料过量因子接近1时,室内火焰将会熄灭,燃料流出窗户形成的外部燃烧火焰会被拉长,火焰紧贴窗户外的壁面向上燃烧。

穿透风对外部燃烧火焰影响的数值模拟

为研究室内火灾的外部燃烧现象,该文应用FDS(fire dynamic simulator)程序,采用大涡模拟(LES)湍流模型,对穿透风对外部燃烧火焰的影响进行了数值模拟研究。计算结果解释了Law的经验公式与Klopovic的实验观测之间的矛盾,并且给出Law经验公式的适用范围。计算结果显示,存在两个穿透风的临界速度当穿透风风速大于第一临界速度时,Law的关于外部燃烧火焰高度的公式定性正确;当穿透风风速大于第二临界速度时,Law的关于外部燃烧火焰长度的公式定性正确;数值计算得到的火焰宽度随风速的变化趋势与Law经验公式的预测结果相反,但与Klopovic的实验观测一致。