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。

多层楼梯间锂离子电池电动自行车火灾数值模拟研究

为探究搭载锂离子电池的电动自行车在多层居民楼内的潜在火灾风险,基于火灾动力学模拟器FDS软件对不同工况下的电动自行车火灾进行数值模拟,研究火灾中能见度、烟气温度和CO浓度等参数的动态变化,深入探讨火灾烟气的扩散特性。研究表明:电动自行车火灾发展迅速,在火灾初期,烟气浓度迅速上升;电池的充电状态并非决定电动自行车火灾严重程度的主要因素;在通风受限条件下,楼内温度与烟气积聚风险偏高,低楼层的危险程度更大。研究结果可为相关部门和电动车厂商等提供参考,协助其制定更有效的预防措施和应急处理方案,帮助人员在相似类型火灾中逃生。

基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型

为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持续影响行人转移概率,从而实现灾害和疏散的动态耦合。以单层教学楼作为仿真场景进行模拟分析,对火源位置和热释放速率等因素进行讨论,得出这些因素对行人疏散进程的影响规律;将模型与传统软件和同类方案进行对比。研究表明,火灾导致的高温和烟气会影响行人对疏散路径和安全出口的选择;热释放速率越大,行人越早处于危险状态,同时处于危险状态的行人也越多。该模型相比传统疏散软件不仅能考虑火灾产生的致灾因子对行人疏散的动态影响,还能确定行人最早处于危险状态的位置和时间,并用可视化的方式表现出来。

高校宿舍走廊宽度对火灾烟气流动性影响的数值模拟

利用FDS数值模拟软件,建立不同走廊宽度的三组全尺寸高校宿舍标准层模型,对其进行火灾动态模拟,主要测量了火灾过程中的烟气温度、CO浓度、能见度、烟气层的高度和烟气中CO_(2)浓度等参数,并对模拟结果进行了分析.结果表明:火灾发生后,烟气在短时间内开始聚集,迅速向走道两端开始蔓延,出现在走道两端烟气中各参数值高于中间区域的现象;不同走廊宽度对烟气层高、CO_(2)浓度的影响不大;在能见度和温度方面,走廊越宽,能见度越大,烟气温度越低;在CO浓度方面,在相同高度处,走廊越宽,CO浓度反而越大.综合这些因素,在新建宿舍时,建议走廊宽度选取为1.8m.

基于FDS的地下空间增强体验式火灾逃生VR系统

为增强虚拟现实(VR)技术在地下空间火灾逃生训练中的应用,从仿真和硬件设计2方面展开研究,开发配备基于火灾动态模拟(FDS)热感单元的逃生VR系统。通过PyroSim软件模拟地下空间火灾过程,并将模拟结果作为系统数据来源;通过Unity二次开发,创建增加热感单元的场景交互火灾逃生视景,以模拟火灾现场高温环境,真实展现火灾场景。试验人员通过系统可充分体验真实的火灾烟气和高温情况,从视觉和热感2方面感受火灾环境。结果表明:精细的火焰和烟气视景模拟以及外部热感单元会对试验人员产生较大刺激感,影响其对逃生路线的选择;试验人员均在70 s内完成逃生,达到逃生训练目标。

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。

火灾救援系统中动态定位方法研究

火灾救援系统的一个关键问题是救护人员的标识及其位置的实时获取;现有大多数定位系统需要特殊硬件的支撑,这样会加大系统开销;另外,已有的定位算法大都假设消防员是静止的或者事先布置的GPS点是定位的,这些都不符合实际的需求;文章给出了一个新的定位方法,该方法在消防队员和部分带有GPS的队员间通过通信来获取自己的估计位置,从而当消防员受到危险情况时,可以在第一时间得到救助。并且避免所有消防员都配戴GPS,有效地降低了系统成本。

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。

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。

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。

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。

特长公路隧道独立排烟道结构高温安全性研究

特长公路隧道的火灾安全尤其是火灾通风排烟问题日益受到特别的关注。苍岭隧道是一座长度超过7 km的公路隧道,根据多方咨询意见,其通风排烟系统采用带独立排烟道的纵向通风模式。为了判断排烟道顶隔板结构在火灾高温下的安全性,以火灾动态模拟软件FDS的分析结果为温度边界条件,通过ANSYS对火灾下与常温下顶隔板的内力及变形进行了对比分析,探讨了顶隔板在火灾下的破坏规律,得出了火灾下顶隔板的临界破坏温度及其沿隧道的纵向破坏范围。

无纵向风下环境压强对拱顶最高温度影响数值研究

为了给高海拔隧道火灾防灾救援设计提供参考依据,通过火灾动态模拟软件(FDS)建立全尺寸模型隧道,设置5种不同环境压强,研究环境压强对隧道火灾拱顶最高温度的影响。结果表明:1)相同火源热释放速率(HRR)下,拱顶最高温度随着压强降低而增大;2)环境压强降低引起的空气密度与卷吸强度变化是造成拱顶最高温度变化的主要原因。基于理论分析和数值计算结果,提出考虑环境压强的拱顶最高温度预测模型。预测模型拱顶最高温度与考虑环境压强的无量纲热释放速率的2/3次幂成正比,试验数据验证了预测模型的可靠性。

考虑火源位置的船舶机舱火-热-结构耦合研究

为准确分析真实火灾条件下的船舶机舱结构力学行为,克服传统标准温升法的缺陷,提出基于火灾动力学模拟器(FDS)和ANSYS的火-热-结构力学耦合分析方法;采用FDS仿真模拟真实火灾场景,获得近机舱内壁面处时变温度场信息,以此温度场信息为边界条件,传输到结构力学行为仿真软件ANSYS中,对机舱结构加载温度荷载并进行瞬态热分析,再对舱室结构开展热-力耦合计算,通过改变火源位置,研究船舱结构体在不同火源位置下的力学响应特性。结果表明:不同火源位置场景下机舱结构应力分布不均匀,当火源高度为2 m时,产生的最大温度应力为76 MPa;舱室结构防火安全设计应重点关注真实火灾情形下的非均匀受热。

辐照装置火灾隐患分析及防治研究

目的通过对辐照装置内代表性装源活度和代表性辐照样品进行火灾模拟计算,得出自卡源事故起到开始着火时间,为发生卡源事故后的应急处理提供时间上的参考。方法使用火灾动态模拟(FDS)技术对具典型代表意义1.11E+13 Bq(悬挂链式),7.40E+12 Bq(悬挂链式),3.70E+12Bq(悬挂链式),1.85E+12 Bq(堆码式)的辐照室在卡源故障情况下室内存在代表性的易燃辐照物品(瓦楞纸、辣椒面、卫生纸、纱布)时温度场分布进行了理论计算和FDS数值模拟。结果通过计算得出了不同活度和不同辐照物品情况下的自事故发生到开始着火的时间。结论通过计算分析,辐照装置发生卡源事故后如处理不当,辐照物品会着火危机放射源安全从而使事故扩大,因此必须引起重视。