封堵比例对隧道火灾顶棚温度分布的影响

为掌握隧道火灾在封堵过程中火场的温度特性,搭建1∶10缩尺试验台,探究火源功率为12.67,18.24和24.83 kW下,采取封堵比例0%,25%,50%,75%和100%时,隧道顶棚温度的变化特征及衰减机制。试验结果表明:25%及50%封堵比例对隧道内升温影响较小,75%及100%封堵会出现温度突增现象,随着封堵比例的增加,隧道顶棚中心温度提前进入衰减阶段;火源功率只改变顶棚温度最大值,不影响温度纵向分布,火源中心区域升温速率高;封堵过程中下风侧顶棚温度纵向分布服从指数衰减变化,封堵比例与拟合系数b和温度衰减系数k之间呈线性拟合关系。

客机火灾条件下下降角度对舱内烟气温度分布规律的影响

为探究飞机客舱火灾紧急下降过程中,不同下降角度对火灾烟气运移的影响,运用FDS模拟软件建立波音737-400型飞机客舱全尺寸模型,分析7种飞行角度下客舱火源前、后部区域顶棚最高温度、客舱内部纵向温度场分布以及烟气蔓延过程。结果表明,飞机由巡航改为紧急下降状态会导致客舱内部出现烟囱效应,客舱不同区域烟气温度分布规律受下降角度影响表现不同,随着下降角度的增加,客舱前部烟气运移受阻明显,同一位置顶棚最高温度逐渐降低,温升速率与下降角度呈反比关系;客舱后部烟气在烟囱效应下迅速聚集、下沉,下降角度对其顶棚最高温度及温度分布的影响逐渐弱化。

隧道内偏置火源顶棚近壁面温度边界层效应研究

基于隧道火灾不同横向火源位置的非对称卷吸影响,通过模拟计算分析了中心火源和偏置火源产生的烟气沿纵向最大温升变化规律,研究了顶棚下方近壁面区域内的不同温度分布,提出偏置火源纵向空间最大顶棚温升公式。结果表明:在壁面黏性作用下,沿纵向蔓延的烟气最高温度在顶棚下方呈现“温度边界层”分布;随着火源位置的偏移,下游出现偏置距离起主导作用影响温度衰减的区域,衰减速度相较于中心火源逐渐降低;火源下游近壁面最高温度位置逐渐远离顶棚后趋于稳定。研究结果对于排烟方式的设计以及空间通风效果的提升有着重要意义。

地铁换乘口火灾时顶棚最高温度计算

FDS模拟地铁枢纽站换乘口火灾,计算不同补风条件下火源上方顶棚不同位置温度分布。将数值模拟结果分别与Alpert和Kuroki提出的经验公式的计算结果进行对比,并在Alpert公式基础上,提出一种包含弗劳德数和经验常数的预测公式。结果表明,该公式相比于已有的经验公式有着更高的预测准确度。

不同风速作用下单侧开口大空间烟气温度分布特性模拟研究

船舶是海上运输的重要工具,火灾事故频发。与陆地建筑不同,海上时常伴有环境风,研究环境风对舱室火灾发展过程的影响具有重要意义。以某船舱为原型,利用FDS模拟,建立了1∶4小尺度单侧开口大空间模型,研究了7种不同环境风速作用下舱室内温度变化规律。结果表明,外界存在环境风时,火焰会向开口方向倾斜,风速越大,倾斜角度越大,火源中心线温度、顶棚温度随着风速的增加而降低。而当风速超过3.00 m/s时,风速变化对于温度变化影响逐渐减小,正向环境风对于顶棚纵向温度影响更加明显。对顶棚纵向温度进行无量纲处理,得到了顶棚温度的衰减规律及顶棚下最高温度与弗劳德数的无量纲关系式。

坡度条件下竖井隧道火灾温度变化数值模拟研究

为了研究不同坡度竖井隧道,采用FDS对不同坡度(3%~20%)作用下竖井内部温度衰减、烟气逆流长度以及竖井自然排烟效率进行分析。采用无量纲参数,对隧道内部温度变化进行研究,结果表明:坡度的增加能抑制竖井吸穿现象的产生;坡度会使火焰角度发生倾斜导致温度最高点出现变化,同时也能降低隧道内部温度,烟气逆流长度受坡度变化影响大,根据研究结果建立温度衰减预测模型与烟气逆流模型,为隧道、巷道提供设计依据。

自然通风条件下隧道火灾动态监测仿真分析

为了降低隧道火灾事故影响,如何动态监测隧道火灾的情况是需要解决的关键性问题。通过FDS场模拟软件建立隧道火灾模型,模拟小型货车车厢位于隧道中部着火的隧道火灾情况。分析火源近场的火源功率及隧道顶部温度变化,探测温度场分布动态变化相关性规律。结果表明:火源功率前200 s内处于稳定阶段,1000 s左右达到最大火源功率。隧道顶部温度整体趋势先升后降,热烟气呈现加速状态,温度变化曲线缓步上升。火源近场隧道顶部温度变化曲线与热释放速率曲线趋于一致,可根据隧道顶部温度变化曲线监测近场火源的动态变化。近场4处测点在12 min内处于临界高程和温度之内,此时火灾扑救人员相对安全,灭火可在此范围内采取内攻方式,为消防救援提供一定参考。

基于PyroSim的不同曲率弯曲隧道火灾特性研究

为探究弯曲隧道的火灾特性,研究曲率对弯曲隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件PyroSim,对不同曲率弯曲隧道的临界风速、温度分布、烟气蔓延规律及顶棚温度衰减规律进行研究。结果表明:在同一火源功率和火源位置的情况下,临界风速与隧道曲率呈正相关性;由于壁面沿程阻力的特殊性,弯曲隧道内高温烟气在隧道内侧的传播速度更快,并且随着火灾持续时间增加,隧道两侧烟气传播速度的差距增大;火灾的顶棚温度衰减与曲率呈正相关,给出了曲率为0.6%、0.5%、0.3%、0.25%、0.14%的顶棚温度衰减预测模型。

坡度对隧道拱顶烟气最高温度影响的数值模拟与实验研究

为研究坡度及隧道通风状况对城市隧道拱顶最高温度的影响,本文通过数值模拟和实验研究等手段,对0~3 m/s纵向通风风速下,坡度为0~±5%的城市地下隧道内拱顶最高温度的分布进行了研究;通过数值模拟和实验研究验证了无坡度时、Kurioka隧道顶棚最高温度理论模型,同时提出了坡度存在时该模型的修正模型.

封堵条件下管廊温度场与烟气流动规律研究

为了研究封堵结构因子对城市地下综合管廊火灾温度场分布及烟气流动规律的影响,建立1∶1全尺寸城市地下综合管廊模型,开展不同封堵条件下的管廊油池火数值模拟。结果表明:随着端口封堵结构因子的增大,管廊顶棚温度升高,顶棚温度呈线性趋势增加,管廊壁面温度变化区域范围相比廊道空间的温度变化区域较大;烟气层高度随着端口封堵结构因子的增大而逐渐降低,无量纲烟气层高度呈线性减小趋势。

大坡度倾斜巷道火灾烟气温度分布特征研究

为研究矿井大坡度纵向通风倾斜巷道发生火灾时烟气蔓延特征,采用Pyrosim数值模拟方法,分析坡度为5~30°的巷道火灾顶棚烟气最高温度和纵向衰减特性;提出坡度修正系数,构建一种适合坡度大于10°的巷道顶棚烟气最高温度预测模型。研究表明:随着巷道坡度增大,顶棚烟气最高温度下降,但烟气层垂直方向温升梯度减小,高温烟气充满近火源巷道。火源下风侧顶棚烟气温度衰减服从双指数函数和分布特征;大坡度巷道火源下风侧纵向温度可以分成2个区域,当无量纲纵向距离x/H小于5时,随着巷道坡度的增大,烟气温度随距离增加而降低;x/H大于5时,坡度大于10°时,坡度越大,烟气温度越高;坡度在10°以内,坡度越大,温度越低。

室内沙发燃烧的全尺寸实验和数值模拟

在ISO9705标准的全尺寸燃烧间(3.6m×2.4m×2.4m)内对单人沙发进行全尺寸火灾实验模拟,测量了沙发燃烧的热释放速率、室内烟气温度分布等火灾参数,分析比较了它们之间的关系,同时也用数值模拟的方法对聚氨酯(PUF)材料燃烧占支配地位的沙发燃烧过程进行了模拟,计算得到了沙发燃烧的热释放速率、室内温度场分布和烟气中性面高度.结果表明,计算得到的热释放速率、温度分布和烟气中性面高度与实验测得的结果比较吻合.

飞机货舱低气压环境对火灾探测参量影响研究

旨在为飞机货舱火灾探测系统设计和研制提供理论支撑,在飞机货舱环境模拟实验舱内开展了70kPa、80kPa、90kPa和100kPa下正庚烷火灾实验,分析了低气压环境对顶棚温度、烟气密度和气体浓度火灾探测参量的影响规律。低压下空气密度较小,卷吸系数减小,导致顶棚最高温升增加,顶棚温度衰减变快。同时,低压下烟气密度降低,并与压力呈指数关系,指数系数约为0.946,扩展了前人研究结果的应用范围。CO浓度最大值随压力降低而增加,且CO增长速率与压力呈负指数关系。CO2增长速率随着压力降低而略有减小。

无纵向通风曲线隧道和直线隧道火灾烟气特性数值模拟

基于数值模拟的方法,采用PyroSim软件搭建半径分别为250、300、400、500、600 m的曲线隧道模型及长度为130.8 m的直线模型,模拟隧道火灾发生后无纵向通风时的烟气运动,对比分析两种模型中心线上不同高度的烟气温度。模拟分析得到:火灾前期,直线模型中烟气蔓延时基本关于隧道中心线对称,而曲线模型中烟气运动时在上游偏向凹壁下游偏向凸壁;达到稳定状态时,直线模型中火源正上方温度高于曲线模型,无论近火源区还是远火源区,直线模型温度纵向分布关于火源位置均具有很好的对称性,而曲线模型中表现为近火源区波动较大,远火源区温度衰减梯度大于直线模型,1.6 m高度上游温度衰减梯度大于下游;提出曲线模型中顶棚温度纵向衰减指数模型。

夏季大空间热空气层对火灾烟流的影响

采用全尺寸实验和数值模拟两种方法对夏季大空间热空气层对火灾烟流的影响进行了研究.应用FDS4.07场模拟程序计算得到的夏季大空间火灾顶棚附近的温度变化与全尺寸的实验测得的结果符合得比较好.计算结果表明,在夏季大空间火灾中,顶棚附近温度的变化规律是先下降,热空气层消失时达到最低,之后再上升;此最低温度随着火源功率和热空气层厚度的增加而增加;热空气层消失的时间随火源功率的增加而减少;当火源功率比较大时,热空气层厚度的增加对热空气层消失的时间影响不是很大;当火源功率比较小时,热空气层消失的时间随热空气层厚度的增加而增加.对于大空间火灾的早期探测,推荐使用非接触式的火灾探测系统.

倾斜角度对巷道输送带火灾影响的数值模拟研究

为研究倾斜角度对巷道输送带火灾温度分布及烟气蔓延的影响规律,采用FDS模拟软件建立巷道模型,研究0.5、1 MW火源功率下,不同倾斜角度对巷道顶棚温度分布和衰减规律、输送带火灾燃烧特性以及烟气蔓延的影响。结果表明:上行通风时,巷道倾斜角度越大,同一位置顶棚温度越低,顶棚温度变化呈指数式衰减,衰减系数k与倾斜角度为线性相关关系;相同火源功率下,倾斜角度越大,输送带燃烧距离越长;随着巷道倾斜角度增加,烟气逆流长度逐渐减小,倾斜角度由0°增加到10°,0.5 MW火源功率下烟气逆流长减小0.9 m,1 MW火源功率下烟气逆流长度减小0.8 m。