隧道火灾相向射流排烟系统烟气质量流率比例系数

为探究隧道相向射流排烟系统中火灾发生时烟气的流动特性,通过FDS数值模拟研究隧道内不同上、下游风速工况下的上、下游烟气质量流率变化。基于等效风速、理论分析和数值模拟结果得到上、下游风速与烟气质量流率比例系数的关系式。结果表明:当等效风速小于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数随等效风速增加而减小,并且等效风速与上、下游烟气质量流率比值存在线性关系;当等效风速大于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数为0。

某城市轨道交通车辆基地消防安全策略研究

以某城市轨道交通车辆基地工程为例,结合相关标准分析车辆基地存在的消防安全问题,并提出相应的消防安全策略,主要包含防火分区/防火分隔、安全疏散、火灾危险等级方面的设计思路。采用FDS和Pathfinder软件进行烟气流动和人员疏散数值模拟研究,根据模拟结果进行人员疏散安全性判定,验证消防设计的合理性,结果可为其他城市轨道交通车辆基地的消防设计提供依据。

火灾巷道烟流速度变化规律研究

以丁家梁煤矿采区进风系统为原型,按照流体相似原理,建立矿井巷道火灾模拟实验系统,根据能量守恒定律,进行火灾巷道烟流速度的实验测试、计算和分析,并利用GAMBIT软件对实验模型巷道进行网格划分,通过在FLUENT软件中设定火灾时期烟气流动的边界条件和初始条件,选用RNG k-ε两方程湍流模型、能量方程和SIMPLE算法对矿井巷道火灾烟流速度进行稳态数值模拟,得出火灾时期巷道烟流速度的变化规律。

火灾现象的数值模拟及其应用

本文讨论了模拟火灾现象的数值方法及其应用。着重研究了火焰发热、空气流动和烟尘传播的数学模型，讨论了紊流模型中浮力项的处理和边界条件的简化，并介绍了这一课题的研究现状和发展方向。

侧部双点排烟隧道火灾烟气逆流长度研究

火灾烟气逆流长度是侧部重点排烟模式烟气控制有效性的关键判据。为探究相关因素对侧部双点排烟模式下火灾烟气逆流长度的影响,根据π定理,对相关因素进行量纲分析,推导出烟气逆流长度与火灾热释放速率、排烟口排烟速率、排烟口间距、排烟口面积、排烟口距隧道顶板高度、排烟口长宽比6个影响参数的无量纲函数关系式;通过数值模拟并对模拟数据拟合,确定烟气逆流长度与这6个影响参数的关系。结果表明,侧部排烟模式下,烟气逆流长度随火灾热释放速率增大而增大,随排烟口排烟速率、排烟口间距增大而减小,烟气逆流长度不受排烟口面积、距隧道顶板高度、长宽比的影响。进而建立了考虑侧部双点排烟作用且与数值模拟结果相吻合的烟气逆流长度无量纲计算公式。

空气幕距挡烟垂壁及火源不同距离的挡烟效果研究

火灾发生时,空气幕可以在不影响人员通行情况下阻挡烟气的蔓延,适用于逃生楼梯口处。运用Pyrosim软件,对一简单建筑模型进行火灾模拟,研究空气幕距挡烟垂壁及火源不同距离时的挡烟效果差异,通过烟气蔓延情况,对空气幕处的速度矢量、空气幕后方测点处温度、CO浓度等数据进行比较分析,得出空气幕距挡烟垂壁的最优设置距离为0.5~1 m;火源位置对空气幕挡烟性能的影响不大。

船舶客舱火灾全尺度燃烧室及其相似模型设计

为了研究船舶客舱火灾烟气的蔓延规律,依据船舶舱室设计现行相关标准和规范,结合游轮内舱房和海景房舱室结构和通风特点,设计了船舶客舱火灾全尺度燃烧室,并以其为原型,依据相似理论,采用Froude相似模型,建立了1/2尺度的船舶客舱火灾模型试验舱。利用FDS 6.1对原型和模型进行了数值模拟试验,并对试验结果进行了相似性分析。结果表明,无论是烟气速度、温度、烟气层高度还是烟气密度,这些火灾研究中重要的监测参数在模型与原型之间都表现出良好的相似性,表明在一定范围内,所设计的船舶客舱火灾模型试验舱在火灾烟气蔓延规律研究中可以对原型全尺度客舱燃烧室进行良好的模拟。

基于FDS和Pathfinder的建筑子母式防火门火灾安全疏散模拟研究

子母式防火门广泛应用于各类建筑中,但由于受其实际疏散洞口径宽的限制,当遭遇火灾时其安全疏散显得尤为重要。本文结合某工程项目实例,利用FDS和Pathfinder软件对火灾场景下子母式防火门安全疏散性能进行模拟研究。首先采用FDS软件建立建筑烟气流动模型,分析了CO气体体积分数、温度、能见度的变化规律,并计算了火灾危险来临时人员可用安全疏散时间;然后,假定子门锁闭,利用Pathfinder软件对不同母门宽度条件下火灾发生时人员安全疏散进行数值模拟,计算出最优母门和子门疏散宽度。结果表明:火灾发生时,烟气能见度相较于有毒气体和温度对人员安全疏散的影响更大;在不同场景条件下,随着母门疏散宽度的增加,人员开始疏散到疏散至安全区域的疏散时间t3近似线性缩短,有利于火灾时人员的安全疏散;若母门疏散宽度小于0.9 m,建议子门安装闭门器且确保送检合格,保证子母式防火门的总疏散宽度满足消防验收规范中最小洞口疏散宽度不小于0.9 m的要求。

空气幕对列车车厢火灾烟气的影响规律研究

为研究防烟空气幕对列车车厢火灾烟气的影响规律,建立了CRH2A动车组一节车厢的内部模型,利用FDS模拟软件对列车车厢火灾时期的烟气流动规律进行数值模拟。依据给定火灾场景下烟气水平运动速度设置空气幕水平切向速度,通过改变空气幕安装角度,研究车厢内部火灾时,在空气幕作用下车厢空间各区域烟气层高度的变化,温度及CO浓度的分布情况。结果表明:火源功率为3 MW时,空气幕安装角度θ=45°,水平与垂直方向速度均为4 m/s时,防烟效果较好。

车辆阻挡效应对隧道火场燃烧及烟流之影响研究

近期国际曾发生多起重大隧道火灾灾难,隧道火灾安全议题已获得全球普便之重视。目前学术界与工程界多采用缩小尺寸实验或数值模拟方法对隧道火场环境进行研究与探讨。然不论实验或计算机模拟最重要的关键为能否充分地反应出实际隧道之火场情境,方能获致合理且有意义之研究成果。检视现今之隧道火害研究,可发现几乎所有的相关研究皆仅简化地假设火场上游无车辆回堵现象,此有违火场上游应发生车辆回堵之实际隧道火灾情境,因此将无法合理地模拟火场上游车辆阻挡风机气流对火场燃烧及烟流所造成之影响。针对此项尚待厘清之议题,本研究首先执行缩小尺寸实验,以均匀风速施加于隧道横断面模拟风机作动所产生之气流,探讨隧道塞车情境对火场燃烧所造成之影响。复执行全尺寸纵流式排烟模式(轴流风机)隧道火灾情境计算机数值模拟,针对火场上游是否有车辆回堵、回堵车体尺寸、火源与回堵车体距离等变因对火场燃烧、温度及烟流所造成之影响进行探讨。研究结果发现火场环境及烟流将受有、无车辆回堵、回堵车体大小及火源与车体距离等因素而有不同程度之影响。

水幕导流体液膜封闭特性数值模拟

为解决水幕液膜所存在的不封闭现象问题,使用FLOW-3D软件,采用RNGκ-ε湍流模型、VOF方法和单相流体模拟水幕导流体液膜流动,应用GMRES方法求解离散方程。通过模拟计算分析＂导流体＂使液膜达到连续封闭要求的可行性,并分析单宽流量、水箱宽度及导流体间距对液膜流速和厚度的影响。结果表明,通过引入＂导流体＂可以使液膜达到连续封闭的要求,并根据Nusselt关联式得出了符合自身情况的关联式。

高层建筑火灾中气雾混流风幕阻烟性能模拟研究

采用Fire Dynamic Simulation(FDS)模拟软件模拟了高层建筑条形走廊内四种不同工况下的烟气蔓延扩散特征,对比分析烟气传播规律,通过比较关键位置处的温度和一氧化碳体积分数,评估气雾混流风幕的防烟效果。研究结果表明,气雾混流风幕能够有效地阻隔高温有毒烟气蔓延,延长人员疏散时间且不影响人员的自由出入,从而保证人员安全疏散。

狭长通道顶部障碍物下游火灾烟气密度跃变的数值模拟研究

火灾烟气的密度跃变过程会卷吸烟气下部的空气,使得烟气层明显增厚、质量流量显著增大,这会加大疏散与救援的难度,并影响既有防排烟设计的有效性。为明确烟气层密度跃变的机理及危害,采用数值模拟方法,研究了狭长通道火灾烟气沿顶棚水平蔓延过程中,顶部障碍物的存在对其下游烟气层密度跃变的影响。结果表明,若没有顶部障碍物的作用,仅增大热释放速率并不能使得烟气层发生密度跃变。而顶部障碍物可能引起其下游烟气流动状态突变,并引发密度跃变。跃变所产生的烟气层厚度、卷吸质量流量变化均与障碍物高度相关。并提出采用梯度弗劳德数作为判断烟气层密度跃变发生与否及衡量密度跃变效果的无量纲数。