基于FDS地铁火灾烟气蔓延数值模拟研究

为了有效解决地铁隧道火灾时烟雾分布对人员疏散的影响问题,以西安地铁2号线为研究对象,针对火灾列车停留在隧道中的火灾工况,重点研究不同规模火灾条件下隧道温度、烟雾蔓延范围、可见度等参数的分布情况及变化规律。根据该隧道特定的内部几何构造,建立FDS仿真模型。利用该软件对隧道开展数值模拟研究,获得了隧道火灾发展及烟气蔓延的一般性规律。

基于FDS的大型仓库电缆火灾数值模拟研究

建筑火灾是我国当前最突出的火灾问题之一,而大型空间在发生火灾时的安全性是广泛被关注的问题。由于大型空间底部埋设较多电缆,容易引起着火,而空间内可燃物多,人员密集,一旦发生火灾,势必造成很大的财产损失和人员伤亡。由于在火灾发生的过程中,室内火灾形成的高温对空间内的横梁结构产生很大的影响,有可能发生部分或整体的垮塌,严重威胁人民的生命财产安全,因此对大型空间在发生火灾时的安全性研究成为当下较为重要的研究课题。主要工作为:(1)使用美国国家标准研究所开发的专业火灾模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulator)对有横梁结构的大型房间(仓库)的火灾场景进行了数学建模,并对其模拟的适用性进行了论证;(2)使用FDS进行了有横梁结构的大型空间(仓库)火灾的模拟,对热释放速率及温升过程进行了分析研究;(3)使用FDS对有横梁结构的大型空间(仓库)火灾的蔓延进行了数值模拟和研究总结。

基于FDS风速条件下木结构建筑火灾数值模拟

本文运用FDS软件对防火墙高于屋面0.4m的木结构建筑燃烧过程进行数值模拟,得到在不同风速情况下,相邻4.0m同规模建筑屋面260℃高温区域的分布情况。

池火灾环境下石化管廊管道热响应规律数值模拟

以上海化工园区某段管廊为研究对象,采用FDS软件构建在池火灾环境下石化管廊管道模型,研究石化管道在池火灾下的受火过程及管道热响应规律。结果表明,火灾功率对池火灾影响最大;随着火灾功率的增大,池火上方管道达到最高温度时间缩短,温升速率增大,管道位置对于温度上升的影响逐渐减小,不同位置管道的温差呈现先增加后减小的趋势;当风速大于1 m/s时,风速每增加0.5 m/s,管道峰值温度降低20%;增大油池尺寸可有效增强火焰对油池位置偏移的抗性;并根据石化管廊管道池火灾下热响应规律,建立管廊管道温升公式。

基于火灾试验的FDS大涡模拟非均匀网格优化

为了研究火灾FDS数值模拟结果与网格划分之间的关系,基于全尺寸钢结构厂房火灾试验,对火灾情况下厂房内温度分布等进行了分析,同时在该试验的基础上,通过均匀网格划分法和非均匀网格多分区法对火源正上方8.5m处烟气温度进行了数值模拟,并将模拟结果与试验数据进行对比。结果表明:对敏感性较高的火源区域和羽流区域进行网格加密,得到的模拟结果与试验数据更为接近。采用非均匀网格划分法能有效地提高模拟精度,并在一定程度上减少了模拟时间,是处理大空间火灾数值模拟的一种较好的方法。

矿井巷道火灾烟气数值模拟研究

在高温高湿环境下,为研究深部矿井某一水平巷道在外因火灾时的矿井巷道火灾烟气分布规律,根据稳定流动模型、传热学原理及空气流动的连续性方程理论,运用火灾动力学模拟软件FDS,建立进回风巷道和工作面仿真模型,连续监测不同地点巷道内的温度、烟气分布。结果表明:火灾时,进风巷道内火源下风侧一段受灾最严重,工作面次之,回风巷道受影响最小;上层空间的温度、烟气浓度都高于下层空间。

高压细水雾系统在高速列车上的数值模拟及验证

目前国内高速列车上尚未配备一套完整灭火系统,且车厢内部相对封闭且人员密集,着火隐患较多,一旦发生火灾后果严重。高压细水雾灭火系统以其高效、经济、绿色等特点已成功应用于各种场合。前期在高压细水雾灭火系统应用于CRH380D的可行性研究基础之上,针对两种方案的典型参数进行FDS数值模拟分析其烟水耦合全过程。对比两种方案确定其技术参数为喷头高度h=2.1 m,流量系数k=5.0 L/(min·m^(2)),压力系数p=15 MPa,能够在115 s内将明火扑灭,具有较高的适用性。

微模块机房预作用系统可用充水时间的数值模拟研究

目前在做微模块机房的预作用系统设计时,主要是根据规范对配水管道充水时间的要求设计配水管网,而没有考虑可用充水时间的影响。采用FDS数值模拟软件,对某微模块数据机房冷池内设置探测器对可用充水时间的影响,以及不同位置发生火灾、采用不同温度级喷头的预作用系统可用充水时间进行了模拟研究,以期对设计提供指导。

基于FDS的高铁站多功能候车座椅火灾辐射分析

高铁站多功能候车座椅有火灾荷载大、火灾危险性大等特点,使得高铁站内存在极大的火灾隐患。以某高铁站多功能候车座椅为例,通过火灾模拟软件FDS建立数值模型,分析了整组多功能候车座椅火灾的发展过程。通过对座椅热释放速率、温度、热辐射强度的分析,总结出整组多功能候车座椅均处于充分燃烧阶段时的临界引燃距离D*约为0.65 m。通过点源辐射原理对整组座多功能候车座椅进行假设,考虑座椅背面热辐射遮挡及座椅背面热辐射不遮挡两种情况,根据得出两种情况的临界引燃距离D*分别为0.6 m和0.7 m,为高铁站内候车座椅的布置间距及消防安全管理提供理论依据。

地铁火灾中强制通风烟控系统作用的模拟

地铁火灾比地面火灾具有更大的危险性。通过对地铁火灾的模拟可以重现火灾过程,研究火灾现象,分析火灾原因。通过FDS模拟,对比大邱市地铁火灾在有无强制通风烟控系统条件下,火灾现场的温度场和烟尘分布,研究讨论其对控制地铁火灾的重要作用。

排烟量和送风比对地下街烟气控制的模拟研究

以淮南市某地下商业街其中一防火分区为研究对象,采用模拟软件FDS进行了火灾烟气控制的数值模拟,对顶棚机械排烟条件下,排烟量和送风比对室内火灾烟气有效控制的影响进行了研究,模拟分析结果表明,在顶棚机械排烟时,排烟量对室内烟气控制的影响较大。当排烟量为115m3/(m2·h)时,可以达到很好的烟气控制效果,送风比对此的影响较小;当排烟量和送风比过大时,使室内烟气紊流加剧,火场情况混乱。研究结果为此类狭长型地下建筑火灾的控制和人员疏散提供参考。

基于FDS数值模拟的跃层式住宅火灾烟气蔓延路径初探

利用计算机数值模拟方法对跃层式住宅发生火灾后火灾烟气流动情况进行研究,分析火灾蔓延和烟气流场的规律,为住宅火灾自动报警探测器在跃层式住宅的设置方式和位置以及实现早期预警提供依据。

地铁区间隧道烟气层化现象研究

以重庆某一地铁区间隧道为原型,搭建了1∶15小尺寸隧道试验台,通过小尺寸试验与FDS 6.5.2数值模拟开展隧道顶部烟气温度分布及分层规律研究。基于Newman提出的烟气层分区条件,研究了不同纵向风速下的烟气分层现象,提出了烟气稳定层化长度的概念,并分析了火源热释放速率及断面型式对烟气层化长度的影响。试验证明了Newman提出的烟气分层计算方法是可信的。结果表明：纵向风速较小时,火源下游能呈现烟气分层现象;烟气稳定层化长度受火源热释放速率影响较大,随热释放速率增大而增大;隧道高度的变化对烟气稳定层化长度的影响较小。

地铁双存车线配线区间的烟气控制研究

针对成都市某地铁双存车线配线区间进行了现场冷烟试验,在此基础上,对SES数值模拟软件的有效性进行验证,接着采用SES和FDS数值模拟软件对双存车线区段的存车和正线火灾进行了混合数值模拟研究,并得到了双存车线最佳送风排烟气流组织模式下的排烟系统配置方案。该研究成果对地铁复杂配线区,特别是双存车线配线区间的防排烟设计具有重要的工程应用价值,可为地铁复杂配线区的隧道通风系统配置方案设计提供有益的参考。

隧道受限火灾合理纵向通风风速范围研究

为探究公路隧道不同受限程度火灾的适宜纵向通风风速,基于FDS模拟分析5种纵向通风速度下不同近壁距离火源顶棚下方烟气最高温度的分布特性、烟羽流倾角及烟气分层状况,提出合理纵向通风风速范围。研究结果表明:在隧道中心线上近火源下游,顶棚下方的最高温度沿纵向均呈指数衰减。不同贴壁距离和纵向通风风速下,均出现烟气分岔流动,随着贴壁距离减小羽流撞击处温升、火羽流偏移角显著增加。当风速小于1.6 m/s时,火源上游出现大量高温烟气回流;而当风速超过2.4 m/s时,分岔流动现象越明显,各偏移角变小,火源下游逐渐后移的烟气层严重失稳。因此,不同受限程度下火灾合理纵向风速为1.6~2.4 m/s。

防排烟系统对拱形地铁站厅烟气蔓延的影响

地铁站厅防排烟系统对人员安全疏散具有致关重要的作用。通过烟气层沉降理论分析,编写了适用于拱形地铁站厅火灾烟气蔓延区域模型程序,研究不同机械排烟量下烟气沉降高度随时间的变化规律。研究表明,随着排烟量的增加,烟气层沉降速度变慢,排烟量为28.4 m 3/s时,360 s左右烟气层方才达到溢出口高度,该设计排烟量能满足人员安全疏散要求。通过火灾动力学软件FDS数值模拟的方法,研究不同排烟量和挡烟垂壁高度对地铁站厅能见度、CO浓度的影响。研究表明,烟气从高大站厅空间向狭小的通道空间溢出,容易在通道出口处形成烟气堆积,导致通道出口处能见度最低,CO浓度最高;验证了烟气层沉降理论计算地铁站厅烟气排烟量可以满足人员安全疏散的要求;设置挡烟垂壁可以提高地铁站厅的能见度和降低其CO浓度。

A320客舱在低压环境下的火灾及烟气规律研究

以空中客车A320系列飞机为研究对象,探究低压环境对飞机客舱火灾烟气规律。运用FDS数值模拟,对飞机发生火灾客舱内部烟气及温度的规律进行分析。结果显示,低压环境下,飞机客舱内部火灾热释放速率、温度以及CO浓度都有不同程度降低,峰值结束时间均提前。烟气沉降速度和横向蔓延速度加快,烟气浓度却有所降低,推断出烟气产生速率有所减缓。

扁平大空间建筑烟气蔓延影响因素研究

为研究扁平大空间内烟气蔓延影响因素,通过FDS火灾模拟软件对上海某商业综合体的商场进行模型建立,利用计算机模拟,逐一研究了水喷淋,挡烟垂壁高度,排烟口大小、数量,补风方式、补风量对烟气蔓延的影响,通过对比得出结论:增加挡烟垂壁高度对烟气蔓延影响有限,而去除水喷淋对烟气蔓延速度及质量浓度影响最大,烟气蔓延至各测点时间最多加快超过100 s,各测点烟气单位长度消光率最多上升69.51%/m;减小补风量至50%与去除水喷淋对烟气分布影响效果相当,在进行防排烟设计优化时,应优先考虑水喷淋与补风量;此外排烟量保持不变,改变排烟口数量及大小对烟气影响主要体现为蔓延速度变化。

含渐缩段卜形分岔合流隧道火灾临界风速研究

为探究“卜”形分岔隧道这一特殊隧道结构对隧道火灾临界风速的影响,运用FDS构建了主路渐缩分岔隧道、主路等宽分岔隧道与直线隧道3种结构的缩尺寸隧道模型,通过数值模拟分析隧道渐缩结构与分岔角度对火灾临界风速的影响。研究表明,对于主路渐缩的分岔隧道,当火源所在位置的局部隧道宽度减小时,所需的临界风量变小。而火源位置确定时,隧道的渐缩结构、分岔角度和分岔结构对临界风速的影响不明显,并提出一种适用于隧道工程渐缩段任意火源位置临界风量的计算公式。对于主路位置的火灾,提出无量纲临界风速与无量纲热释放速率的关系式,与前人直线隧道的变化规律相似,而较高的隧道高度导致临界风速的转折点较大。

大空间会议厅排烟量确定方法及对比分析

通过对典型大空间会议建筑的烟气控制FDS数值模拟研究,比较按不同方法确定的排烟量对大空间会议建筑排烟效果的影响,并就排烟量大小、排烟效果、排烟效率以及计算确定依据等方面,对各种排烟量计算方法对比分析,以探求较为科学合理的排烟量计算方法,为大空间会议建筑的排烟设计提供参考。