基于FDS的室内火灾动力学研究

室内装饰材料在建筑物中得到越来越广泛的运用,大多数室内装饰材料都是可燃甚至易燃材料,从而使其成为潜在火源并增加了建筑物的火灾荷载。本文基于大涡模拟理论的FDS模型模拟了室内火灾中的温度、热流密度和热释放率等,并与实际实验相对比,结果证明运用FDS软件模拟室内火灾能很好的与实际火灾相匹配。

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。

超高层建筑施工中起火预测及火灾模拟与人员疏散

超高层施工中起火因素多,火灾危害较大,疏散风险较高。为研究超高层施工中火灾发生情况与对应情况下的人员疏散问题,以招平商务中心项目施工现场为例,采用神经网络对火灾的起火材料进行预测,通过火灾动力学模拟工具进行火灾模拟仿真,得到火灾烟气与温度的模拟数据,并在此基础上考虑恐慌和施工环境影响,对施工现场人员利用Pathfinder进行疏散研究。结果表明:该案例最可能的起火材料为保温材料,火灾时影响疏散的因素主要为温度与能见度,疏散者受恐慌情绪、火灾和施工环境影响后,疏散时间由324 s变为419 s。

基于FDS的外窗形式对建筑外立面火灾蔓延影响的模拟

为探讨火灾时建筑外窗形式对火灾蔓延的影响,本文以某可发性聚苯乙烯(EPS)外墙7层住宅建筑为对象,借助火灾动力学模拟软件(FDS),模拟了火灾时普通窗和飘窗等两种外窗形式的温度、CO浓度和蔓延速度,对比分析表明,与普通窗相比,飘窗对建筑外立面火灾蔓延有一定的阻碍作用,但有其局限性.

基于FDS的古建群落火灾蔓延规律数值分析

为探明影响木结构房屋之间火灾蔓延速度的因素,运用火灾动力学仿真软件(FDS)对木结构房屋之间的火灾蔓延过程进行三维数值模拟,得到房屋间距、风速、空气温度和木材含水率对火灾蔓延速度的影响,并给出不同影响因素下火灾的热释放速率、测点平均温度、平均升温速率等模拟结果。根据数值计算结果,得出不同的风速和房屋间距下平均升温速率的计算公式。研究表明,房屋间距和风速是影响火灾蔓延速度的2个主要因素,在防火设计中应重点考虑。

基于FDS的防火间距对工业建筑间火灾蔓延的影响分析

本文利用火灾动力学模拟软件(FDS)数值模拟了不同防火间距对工业建筑间火灾蔓延的影响,在此基础上,对比分析了烟气温度、热辐射和能见度等火灾参数的变化,得出了防火间距对火灾蔓延的影响规律,为工业建筑间的安全防火间距设计提供参考依据.

某850kW水平轴风力发电机机舱火灾模拟与分析

采用火灾动力学模拟器软件和性能化防火设计理论,基于实际事故案例分析,设计针对某850 kW水平轴风力发电机机舱的典型火灾场景,建立池火灾模型,对额定风速(13 m/s)下机舱内该类型火灾的发生和发展过程进行研究,模拟计算机舱内火灾的热释放速率、温度场和速度场等参数,探讨进气口风速对火灾热释放速率和温度场等的影响。结果表明:封闭条件下,从齿轮箱底部发展起来的油池火灾热释放速率在62.4 s时达到最大值(757 kW),持续燃烧93 s后降至0;齿轮箱附近部件遭受火灾破坏最为严重,喷射油料二次燃烧导致火强度变大并加剧了火灾的破坏程度。额定风速下,齿轮箱附近软管喷射油料未出现二次燃烧现象,但火灾后期热释放速率在335 s内达到4 000 kW;以火源为分界面,火源前方区域温度(406~567℃)明显高于后方区域温度(177~279℃);顶部通风口承受全部热流,机舱罩顶部温度最终达到930℃,并出现轰燃。

耦合消防设施的航站楼火灾演化机理研究

机场航站楼属于大型公共建筑,一旦发生火灾易造成烟气聚集且导致人员疏散困难,传统消防设施难以满足此类建筑的消防需求。本文针对耦合消防设施的演化机理进行研究,首先建立航站楼候机厅建筑信息模型(BIM,building information modeling),然后通过火灾动态模拟器(FDS,fire dynamics simulator)对航站楼候机厅进行不同场景下的火灾模拟,进而得到不同场景、不同区域下的喷淋、烟气层高度、能见度、热释放速率等指标数据,并根据其变化过程分析火灾演化机理。研究结果表明,针对航站楼这种具有特殊性的公共建筑,耦合消防设施和消防设施未启动情况下火灾演化机理具有显著差异。同时,模拟结果可以为航站楼消防设计的优化和应急疏散方案的制定提供思路。

针对连片木结构房屋火灾的计算机数值模拟

针对少数民族村寨连片木结构房屋,利用火灾动力学仿真软件Fire Dynamics Simulation(FDS),对连片木结构房屋火灾的蔓延过程进行三维数值模拟,分析火蔓延中各种参数的时空分布变化,并对计算的结果进行可视化输出。希望藉由FDS软件来仿真当发生火灾时,整个火灾蔓延的过程包括:房屋内部烟雾的流向、温度的分布、最大热释放速率,进而为连片木结构房屋的防火设计提供参考依据。

窗墙面积比对高层住宅外墙外保温火灾蔓延的影响分析

外墙外保温火灾发生后,窗口不仅成为火焰进入室内的通道,而且提供大量的新鲜空气,可能导致室内发生轰燃。为了研究住宅窗墙面积比(以下简称窗墙比)对火势的蔓延速率和火场温度的影响,采用了美国标准与技术研究所开发的场模拟软件FDS(火灾动力学模拟器),模拟了不同窗墙比情况下的住宅外墙外保温火灾。分析结果表明:随着窗墙比的增大,火灾蔓延速率变快,蔓延范围增大,但峰值温度降低;起火面窗墙比为0.25时,测点峰值温度远大于对照组,起火面窗墙比为0.30时,起火房间有明显的轰燃现象,起火面窗墙比为0.35时,充分对流通风,环境冷空气进入室内,峰值温度较低;非起火面窗墙比变化基本符合上述规律,但当窗墙比过小(0.20)时,火焰难以进入室内,火势较小。

电缆隧道火灾数值仿真及分析

电缆隧道灭火以及人员疏散的关键,在于对灾变条件下隧道火灾参数变化的正确预测,特别是火焰、烟气蔓延范围,烟气浓度变化以及有毒气体的扩散范围等参数的预测。为了获得电缆隧道火灾参数,应用美国国家标准和技术研究院(NIST)开发的FDS(Fire Dynam ics Simulator)软件,建立电缆隧道模型,对隧道火灾进行全尺寸模拟,通过对模拟实验数据处理和分析,给出电缆隧道火灾时烟气浓度和氧气浓度,纵向温度的变化规律,火焰蔓延情况以及高温烟气在隧道中水平蔓延规律,为有效救援和紧急疏散以及消防决策提供一定依据。

水幕在隧道中灭火的数值模拟研究

利用CFD软件中的专用FDS软件对水幕在隧道产生火灾进行灭火模拟研究,模拟水幕对隧道中火灾产生的烟气流动速度、烟气浓度以及温度等特性参数的影响,模拟得到水幕能有效地减慢地下隧道中烟雾的扩散和降低烟雾的温度,为地下工事中的人员逃离提供有力的保证,为加强地下工事的防御提供了理论参考。

室外风对高层建筑外保温层火灾发展的影响研究

近年来,由外墙保温材料引起的高层建筑火灾频繁发生,使得高层建筑室外火灾已经成为当下防火安全工程研究的热点议题。高层建筑外墙火灾受室外风影响较大,本研究采用CFD(Computational Fluid Dynamics)火灾模拟软件FDS,针对当前典型高层住宅建筑进行室外风作用下外保温材料火灾特性的模拟研究,分析了不同风向风速作用下外墙保温材料的火灾燃烧性能,研究了室外风对火灾烟气温度、运动速度、CO体积分数、可见度、火灾热释放速率等参数的影响。研究结果表明:室外风对火灾热释放速率等火灾作用参数有着较大影响,并存在一定的规律性。研究成果对未来高层节能建筑的防火设计施工具有一定的借鉴意义。

火灾环境下人员疏散耦合SPH模型及仿真

火灾环境下人员安全疏散计算机模型研究对建筑防火设计、减少人员伤亡等具有重要的指导意义。建立了一种考虑火灾环境因素的室内人员疏散耦合模型。建立了一种模拟人员运动的连续型模型,并利用光滑粒子流动力学方法(SPH)将模型离散化为粒子系统。给出了一种将火灾动力学模拟结果耦合到疏散模型中的方法,其中由火灾烟气蔓延参数来决定人员运动状态和失能情况。提出的模型能够比较准确的反映人员疏散的实际情况。

锂电池单体起火燃烧过程仿真模拟

电动汽车火灾事故频发使车用锂电池安全问题受到广泛关注。为研究车用锂电池起火燃烧特性,建立一种基于火灾动力学理论的锂电池单体起火燃烧数值模型,并借助FDS进行模型计算和仿真。以某款车用锂电池单体为研究对象,对该单体在热失控时的起火燃烧过程进行仿真,并进行该单体的热失控实验。与实验结果对比发现,模型准确地模拟出单体燃烧时冒烟、起火、剧烈燃烧、熄灭的火情演变过程,仿真温度曲线揭示了电池热失控时燃烧速度快、火焰强度大、热量爆发集中的特点,验证了模型的可靠性。分析仿真得到的CO2释放速率、CO释放速率、热释放速率和总释放热量等参数随时间的变化曲线,研究结果表明:有效抑制单体热失控及其燃烧蔓延对提高电池包安全性有重要意义。

大型储煤堆场全封闭改造的消防安全评估研究

针对既有储煤堆场因环保需要进行全封闭改造,导致其占地面积过大等问题,运用消防安全评估的方法,参考相关案例,从防火隔离带、安全出口、消防设施等方面进行优化设计,并采用FDS数值模拟软件,着重对不同煤堆间火灾热辐射及钢结构的安全性进行分析验证。结果表明:宽度大于12m的防火隔离带可确保着火煤堆不会引燃相邻煤堆;除部分空间净高较低的火源正上方位置外,其他区域均未达到钢结构失效的临界温度。建议距离煤堆较近,净高较低的钢结构承重构件采取防火保护措施。评估结果可为同类案例提供参考。

木结构古建筑室内火灾发展的数值分析

消防安全是所有类型建筑中的重要问题,特别是在木结构古建筑中。在本文中,室内火灾实验是在一个高火灾荷载的木结构古建筑的全尺寸模型中进行,并通过烟气和火焰蔓延来探索火灾的增长及蔓延方式。使用FDS软件模拟不同火灾情景下火灾的发生发展过程,以研究火灾发展的影响因素,并预测木结构古建筑的火灾特征。结果表明,火源在大殿的角落和屋顶处易引起火灾蔓延;大殿内火灾荷载越多,火灾蔓延速度越快;木材的热解温度越低,发生轰燃时间越短。

高层建筑火灾污染物下风向扩散规律研究

利用FDS软件建立模型,设置不同的火灾场景,研究风速对高层建筑火灾污染物下风向扩散的影响规律.实验测定了不同场景中烟气扩散、能见度、温度以及烟气运动速度的变化情况.结果表明,风速小于临界速度(临界速度约为10m/s)时,对下风向建筑的影响较小;风速大于临界速度,随着风速的增大,烟气接近下风向墙面并沿着下风向建筑墙面向下运动,下风向建筑附近能见度降低,温度未见变化.

建造过程中大型复杂船舶火灾危险性的模拟研究

为分析大型复杂船舶建造过程中的火灾危险性,保障施工过程中人员和设备的安全,以客滚船居住甲板为研究对象,基于火灾动力学模拟软件模拟其驾驶室和走道火灾工况,分析烟气能见度、温度和CO浓度的变化规律,确定可用安全疏散时间(ASET)。结果表明:驾驶室和走道火灾工况下烟气能见度随时间的增加而迅速降低,烟气温度和CO浓度随时间的增加而增加。对居住甲板火灾的可用安全疏散时间而言,能见度的影响最为关键;驾驶室和走道火灾工况下人员可用安全疏散时间的最小值分别为91.8和48.6s;火源位置和火灾规模对居住甲板的火灾危险性影响较为显著。建议在施工过程中严格控制火灾荷载,及时安装火灾探测报警器和灭火装置。研究结果可为大型复杂船舶火灾的危险性分析提供理论依据和技术支撑,进而提升船舶建造过程中的消防安全等级。