窗口溢流火燃烧试验与数值模拟研究

选取20 cm×40 cm和60 cm×30 cm两个开口工况对窗口溢流火燃烧现象进行试验和模拟研究。试验台基于ISO 9705全尺寸热释放速率试验台搭建,包括燃烧小室、模拟外壁面、温度测量系统和气体分析系统。结果表明,燃烧状态受通风因子影响较大。峰值热释放速率随通风因子的增大而增大,而达到峰值热释放速率的时间和燃烧持续时间呈相反的变化趋势。溢流火焰的壁面贴附效应与小室开口比率(宽高比)有关,宽开口火焰壁面贴附效应比窄开口明显。采用火灾动力学模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulator)对试验结果进行数值模拟。模拟得到的热释放速率、溢流火焰温度分布、小室温度以及溢流火焰的壁面贴附效应与试验结果吻合较好。

窗口溢流火条件下聚氨酯硬泡火蔓延特性

利用自主设计的大尺寸实验台,研究窗口溢流火条件下未阻燃和阻燃聚氨酯硬泡材料的火蔓延特性。结果表明,阻燃RPU的火蔓延受溢流火焰高度和热流强度的影响;溢流火焰的热穿透能力和材料的完整性是影响RPU燃烧强烈程度的重要因素;溢流火焰对RPU的热反馈作用将显著影响火蔓延速度。建立了窗口溢流火条件下聚氨酯硬泡竖直火蔓延的数值模型,对火焰热反馈、火焰高度等输入参数进行了探讨。对比分析可知,数值模型能较好地预测聚氨酯硬泡的火蔓延趋势。

基于FDS的建筑外立面墙相邻双窗口溢流火行为研究

前人单窗口溢流火理论不足以适用于多窗口,且两者溢流火行为存在明显差异。为探究多窗口溢流火现象及机理,基于FDS建立两种建筑模型,并在立面墙上设置两个平行窗口,研究火源功率(HRR)与窗口间距(D)对平行双窗口溢流火行为、室内空气流率、溢流火焰高度(H_(ef))以及上层建筑立面墙的影响。结果表明:通风型控制火灾中,空气质量流率系数k会随着D的增加不断减小最终趋于稳定;而燃料控制型中,HRR越大k越大,且在同一个HRR工况下,随着D增大k会先增大后减小,然后趋于稳定。相同D下,HRR越大Hef越高,同一HRR下,随D的减小Hef先减小后增加,即存在临界转变间距D*,HRR越大,D*越大。Hˉefξ1=cQ*ex^( 2/5)仅适用于单一窗口或多窗口之间影响很小即相对独立的窗口。双窗口溢流火对上层建筑立面墙的危险性远大于单窗口溢流火。D≤1 m的范围内,立面墙接受热量的面积随着D的增加而增加。

火焰撞击障碍物形成的溢流火焰融合行为研究

为深入了解核电厂横向多层电缆桥电缆火灾,针对横向多层电缆火焰撞击障碍物形成的溢流火焰融合现象开展试验研究。试验分别在10、14、28、42、56和84 kW等不同火焰热释放速率(HRR)和0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 m等不同挡板-燃烧器距离条件下进行。对比分析不同工况下的火焰间歇概率图,引入火焰融合概率来描述火焰融合现象,发现火焰的融合行为可由火焰HRR和挡板-燃烧器距离的比值来量化区分。当比值小于200时,溢流火火焰完全不融合,为不融合区;当比值大于600时,溢流火火焰完全融合,为完全融合区;当比值大于200小于600时,溢流火火焰间歇融合,为间歇融合区。

危化品集装箱燃爆溢流火在相邻空间内的火行为特征研究

建立了危险化学品集装箱燃爆事故模型,针对事故形成的溢流火在相邻集装箱外立面受限空间内传播规律及温度场分布进行模拟研究。根据实地调研数据,分别设置了三种不同开口大小的危化品集装箱,同时研究了相邻间距为0.4、0.8、1.27 m等10余种不同工况的溢流火演化规律及温度场分布。研究提出了不同间距条件下发生火溢流行为的空气卷吸模型,并对溢流火焰高度进行了修正。研究结果表明,与燃爆集装箱开口相对的集装箱体对附近空气的卷吸效应具有限制作用,从而将影响开口溢流火行为的演化与发展。当相邻集装箱体间距小于一定值时,空气主要来自侧面卷吸,外部溢流火焰高度与温度均出现显著增加,此时对相邻叠加堆放的集装箱体损坏较大;随着相邻间距的增大,来自正面与侧面共同作用下的空气卷吸量增加,受限空间内的温度逐渐升高,溢流火焰高度逐渐降低,此时的破坏作用主要体现在对相邻集装箱体的热毁损破坏行为。