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。

基于FDS的飞机客舱火灾数值模拟计算域优化

为了提高飞机客舱火灾数值模拟的精确度,采用火灾动力学三维模拟软件(fire dynamic simulation, FDS)建立全尺寸A320客舱火灾模型,分析了可燃物热解导致的计算域变化对温度特征的影响,通过引入相关性分析方法重点研究了不同计算区域条件下飞机客舱内部热流场变化情况。结果表明,考虑燃烧过程中可燃物的热解变化会增加客舱热释放速率和改变温度场,最大差值可达328℃。计算区域延展尺寸大小将影响到飞机客舱内部的热流场计算,当计算区域扩展到2 m时,客舱温度场和火源处温度场的相关性值分别增大至0.975 0和0.964 2,为了在保证数值模拟计算精度的前提下尽量减少计算时间,建议将计算区域向外延展2 m。

基于FDS大型体育场馆火灾与疏散研究

大型体育场馆聚集人数多,人群密度高,一旦突发状况,大量人流的快速有效疏散成为首要安全问题。以某奥体中心项目为案例,分析大型体育场馆的平面布局、空间类型、功能分布特点、火灾防控的难点;利用FDS软件pyrosim,进行火灾动力学模拟,研究火灾发生后场内烟气温度、CO浓度、烟气的空间数值变化;依托Pathfinder对大型体育场馆人群密集空间进行逃生实景演练,给出有针对性的、有效的疏散优化建议与解决方案。

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。

基于FDS准则的响应曲面设计预测能力比较

预测能力是实际应用工作者评价设计优劣的重要准则之一,一般地,通过方差散布图可以对一个固定球面上的设计预测能力进行比较和选择,但无法获得对整个设计区域上的比较结果。文章介绍了基于正交表的响应曲面设计(OACD)以及基于极小极大准则的改进设计(OACM),并应用全区域预测方差占比准则——FDS准则对这两类中心组合设计进行预测能力的比较。结果表明,在一个较小方差范围内,OACD得到的FDS结果要优于OACM,而对于大部分给定方差值,OACM的FDS结果要优于OACD。

基于FDS的大型公共建筑防火设计研究

会展中心作为现代化的大型公共建筑代表,有着广泛的商业价值。然而此类建筑的火灾特性较一般建筑更复杂,部分区域在消防设计上不能满足现行的规范要求。为了提升其防火能力及安全性,通常需要运用性能化防火设计方法进行分析论证。本文建立了基于FDS(Fire Dynamic Simulator)的某会展中心火灾模型,采用大涡模拟技术对火灾工况下的火灾蔓延、烟气运动、能见度、CO浓度等关键参数进行了分析研究。结果表明,火灾烟气聚集在顶棚之下。室内1.6 m高度处烟气层最高温度40℃,能见度大于10 m,CO浓度35 ppm。在所设定的火灾场景下,可用安全疏散时间tASET>必需安全疏散时间tRSET,能够保证人员的安全疏散。此研究结果可为此类大型公共建筑防火设计优化提供理论依据与参考。

基于FDS的甲醇罐区池火灾事故后果模拟研究

大容量的甲醇罐区在化工生产项目中往往以危险化学品重大危险源的形式存在,是防灭火的重点目标。为了有效选取最佳灭火位置、科学应急处置,通过池火灾模型分析与计算,确定在常年风向一定时,无风、平均风速、中等风速和最大风速四种情况下甲醇储罐区池火灾热辐射强度和范围。文章以徐州某化工厂甲醇罐区为例,利用FDS软件构建火灾模型,分析不同热辐射强度对周围设施的破坏情况,完成热辐射演化三维仿真效果,为最佳灭火位置设置提供建议。

基于FDS的飞机客舱内饰材料的参数优化研究

为了优化飞机客舱火灾数值模型并提高其模拟的精确度,采用火灾动力学三维模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulator)建立全尺寸A320客舱火灾模型,通过对飞机客舱典型内饰材料热物理性参数的敏感性分析,探究这些参数对飞机客舱火灾动态模拟结果的影响程度。结果表明,飞机内饰材料的密度、比热系数、参考温度等参数都会对火灾的热释放速率(Heat Release Rate,HRR)和燃烧过程产生影响,在不同误差范围内的变化会导致热释放速率的增加或减少,其中参考温度的变化会导致热释放速率的峰值提前90 s到达。

基于正交试验和FDS的狭小面积高空间火灾烟气扩散规律研究

为提高狭小面积高空间场所的排烟效率,采用正交试验和火灾动力学模拟工具(FDS),对49组工况下的狭小面积高空间场所进行火灾模拟,研究其火灾危险性和烟气扩散规律。结果表明:场所面积和火源位置是影响火灾危险性的主要因素;烟气高度评价指标在评估火灾风险性时更敏感,应优先考虑;在相同时间下,场所面积为50 m^(2)的烟气高度明显低于200 m^(2);在进行狭小面积高空间场所的烟气扩散规律研究时,需综合考虑场所的功能和可燃物情况等因素。研究结果可为类似场所排烟系统优化设计提供参考。

AZ31B镁合金FDS连接工艺与性能分析

镁合金材料是密排六方结构,常温下可开动的滑移系较少,加工性能较低,容易产生脆性断裂。以AZ31B镁合金挤压板材为例,采用FDS连接工艺进行连接实验,通过优化关键工艺参数如转速、压力、扭矩等,改善连接成形性。参数优化后,连接成形性得到了显著改善,包络面无裂纹,连接剪切强度达到4.9 kN以上。研究了镁合金AZ31B材料FDS连接剪切拉伸过程,分析了两次峰值力的形成原因。

基于FDS仿真的中压耐火电缆燃烧特性

中压耐火电缆应用越来越广泛,但燃烧时影响其温度场的因素较多,难以使用常规方法分析。针对商用中压耐火电缆(N-YJV62-8.7/15 kV),利用火灾动力学仿真软件FDS分别探究电缆燃烧时环境温度、耐火层厚度和耐火层导热系数对导体温度和绝缘层温度的影响,并进一步研究热源段电缆和非热源段电缆的温度场关系。结果表明,不同环境温度下的燃烧试验,对电缆内部温度的影响较小;电缆耐火层越厚,其绝缘层和导体的温度越低;电缆耐火层导热系数越低,其导体和绝缘层的温度也越低;同时,电缆热源段导体和绝缘层的温度显著高于非热源段。FDS仿真技术在中压耐火电缆燃烧模拟中具有较高的准确性,对中压耐火电缆的结构设计也有着指导意义。

基于FDS的双洞单向隧道火灾温度变化及烟气扩散分析

为应对隧道火情的发生,避免不必要的人员伤亡和财产损失,分析隧道内温度变化和烟气蔓延特性,选择合适纵向风速和烟气蔓延控制方案具有重要的研究价值。为此,采用PyroSim软件,建立公路隧道模型进行FDS数值模拟。模拟最大热释放功率为20 MW的火灾,在三种不同的纵向通风强度下,观测烟气的逆流长度,确定3.5 m/s为此次模拟的临界风速;在三种不同的纵向风下,依据发生火灾时隧道内温度场变化和烟气的扩散蔓延特点,以及人员的疏散和火灾救援影响;模拟隧道烟气控制方案时,为不让烟气通过横通道蔓延至辅隧道中影响人员疏散,确定合适的主辅隧道的纵向通风强度起着十分重要的作用。

基于FDS的地铁站多场景火灾仿真研究

伴随着地铁作为重要交通工具在世界各地得到了广泛应用,地铁运营的安全问题也逐渐引起人们的关注。本研究分别建立地铁站站厅层和站台层火灾模型,通过采集烟气扩散、温度、一氧化碳浓度和能见度变化情况,研究不同火灾场景的火灾变化特点。研究发现,站厅层火灾的烟气扩散对站台层几乎不产生显著影响,并且站台层各项指标数值变化不明显;相反,站台层发生火灾,大量火灾烟气会沿扶梯和楼梯迅速向上扩散,使得烟气在站厅层大量沉积,扩大站厅层的火灾产物指标的风险程度,不利于人员疏散。

基于FDS的变压器油浸纸老化程度与水分含量评估方法

搭建了频域介电谱(FDS)技术测试试验平台,测试了不同老化程度和不同水分含量油浸纸样品的复介电常数,并对测试结果进行对比分析。分析结果表明:绝缘纸聚合度的降低使油浸纸样品的复介电常数实部和虚部在低频段增大,而在高频段基本不变;绝缘纸水分含量的增加使油浸纸样品的复介电常数实部在10~2 Hz以下的频域范围内增大,虚部在整个测试频域范围内增大,且虚部曲线随水分含量的增大呈现向右平移趋势。提出利用复介电常数虚部的等效下降幅度作为绝缘纸聚合度映射特征量,以此评估油浸纸的老化状态。拟合出特征频率10^(-4) Hz处复介电常数实部与水分含量的关系式,以此提出一种适用于不同老化程度和油浸纸水分含量的频域介电特征量评估方法。

基于火灾模拟软件(FDS)的草原火灾蔓延规律数值分析

为了研究不同影响因素下草原火灾的蔓延规律,该文针对某一实际草场,首先利用火灾模拟软件FDS(fire dynamics simulator)建立其简化的草原火灾模型,并对影响计算精度的模型参数如网格密度、计算域高度、计算域尺寸的设定进行相关性分析;其次,基于相关性分析结果,对模型在不同风速下草原火灾的蔓延规律进行数值计算,将计算结果与野外试验结果进行比较,证明了模型的正确性;最后,对该模型在不同环境温度、不同坡度及不同可燃物含水率条件下草原火灾蔓延规律进行三维数值研究,分析比较各影响因素对草原火灾蔓延规律的影响,并给出了不同影响因素下火灾的热释放速率、燃烧速率等的变化规律,为制定有效的防火灭火措施提供理论依据。

网格划分及开口处计算区域延展对FDS模拟结果的影响

结合具体算例,引入相关性分析方法对FDS应用中出现的网格独立性问题进行了量化研究,就火源区、羽流区和烟气层区对网格密度敏感性的差别进行了讨论,并且分析了开口处计算区域设置对计算结果的影响。随着网格密度的增大,不同计算结果之间的相关性值不断增大至0.99以上,且火源区的相关性值受网格密度影响最大,浮力羽流区次之,烟气层区最小。不延展计算区域和延展计算区域情况下的计算结果的相关性值较低,而不同计算区域延展范围下的计算结果之间的相关性均较高。结果表明,相关性值可以用来衡量计算结果的网格独立性。火源区、浮力羽流区、烟气层区对于网格密度的敏感程度依次递减,加密火源区在控制计算时间的同时可以有效提高计算精度。计算区域设置对于建筑开口处的烟气溢流和补气情况将产生重要影响,进而将影响到建筑内部的热流场,将开口处的计算区域适当向外延展,是保证计算结果精确度的有效手段。

基于FDS的大型原油储罐防火堤内池火灾的数值模拟

以某大型原油储备库为例,采用火灾模拟软件FDS对总罐容为106m3的大型原油浮顶罐的罐区防火堤内池火灾事故进行数值模拟.模拟对象为罐区消防救援最不利点处防火堤.燃烧模型采取了FDS设置固定热释放率的方式,热释放率设为1 500 kJ/m2.由模拟结果得出,火焰高度在55 m左右,临近罐壁表面最高温度为160℃左右.随着燃烧趋于稳定,并考虑大气气流的影响,防火堤内池火灾对临近储罐热辐射强度值稳定在25kW/m2左右.

FDS软件在大空间火灾风险评估中的应用

运用火灾场模拟软件FDS(fire dynamics simulator)4.06,并采用大涡模拟方法对一大空间实例——某大型储物仓库的火灾场景进行数值模拟研究,通过比较分析烟气蔓延及烟气温度分布情况,对该仓库的排烟系统进行了评估.模拟结果表明,FDS软件能够较好地预测大空间火灾的热流场分布及烟气蔓延情况,可以用于大空间火灾的模拟研究.对于大空间场所,由于烟气温度较低,自动喷水系统有时不能正常工作,因此在设定火灾场景时对自动喷水灭火系统失效的情况应予以考虑.另外,大空间火灾仅以烟气温度作为评估参数是不够的,还需要考察其他的参数,如能见度等.

FDS中非矩形边界隧道的自动建模

FDS(Fire Dynamics Simulator)作为一种高效的火灾模拟软件,在对非长方体隧道进行火灾模拟时有很大局限性。文章提出了一种用矩形方块来拟合圆弧墙或斜线墙的算法;通过编制可视化软件来自动生成FDS输入数据,解决了在FDS中对非矩形边界隧道的建模问题;最后给出了一个在FDS中对非矩形边界隧道火灾的数值模拟实例,验证了算法的可行性。

建筑火灾烟气中CO迁移规律的FDS模拟

以T型"侧间-走廊"典型建筑火灾为模拟对象,分析烟气在走廊中的水平和垂直流动特征,并对火源房门高低、走廊端头启闭和多房门启闭等场景使用火灾模拟软件(FDS)进行了模拟和远距离房间CO浓度的迁移规律的分析。结果表明:烟气从火源房间经拱腹溢出在走廊中形成受限空间的顶棚射流;门檐高度决定了CO能够在走廊中的迁移量;烟气在走廊远距离封闭端头形成上部的热烟气层,中部回流层和下层的补气层;其中中部烟气回流层的高低、流速和CO浓度是影响临近非火源房间CO浓度的重要因素。走廊启闭和多房门火灾场景的模拟结果也进一步证明了CO的迁移规律。