Simulation of smoke flow and longitudinal ventilation in tunnel fire

Understanding the characteristics of smoke flow in tunnel fire is very important for tunnel safety. The characteristics of tunnel fire were analyzed. The smoke development in different situations of an engineering example was simulated using commercial CFD software PHOENICS 3.5 by field modeling method. The spreading rules and characteristics of concentration field and temperature field of smoke flow with different longitudinal ventilation speeds were studied, which may provide the theoretical background for evacuation design in tunnel fire. The effective measures of fire rescue and crowd evacuation were also described.

Experimental Simulation Study of Smoke Flowing Properties in Running Train

Tbe experimental simulation has been performed to investigate the smoke flowing properties within the 1/5 reduced-scale model of a sleeping carriage. The velocity field of the running train on fire is simulated in a wind tunnel of the State Key Lab of Fire Science, USTC (University of Science & Technology of China). In this paper, the fire-smoking properties and the variation of the temperature field in the sleeping carriage are analyzed. This paper introduces the simulation method of reducedscale experiment about the running train and the analysis or the experimental data. It provides the basis of experiment for the running train’s fire-safety and full-scale experiment in the future study.

火源深度对深井立式空间火灾烟气流动特性及火灾探测方式的影响分析

为掌握深井立式车库、深地矿井等深井立式空间内火灾烟气运动规律,进而对此类火灾进行预警,以某深井地下车库为原型,构建深井立式空间模型,通过数值模拟分析火源深度和热释放速率对深井立式空间火灾烟气流动特性的影响,并掌握温度场和速度场的变化规律。研究结果表明:当火源深度足够大时,由于向上的浮力和速度减小,烟气可能无法到达井口,火源位置越深,其上方热烟气温度越高;并且火源深度对烟气流动的影响存在临界值,即临界深度,当火源高于临界深度时,火源可以从深井出口外卷吸空气,当火源低于临界深度时,火源仅能从深井内部卷吸空气。研究结果可为深井立式空间火灾的预测预警提供科学参考。

矿井带式输送机火灾烟流特性及其预警防控综述

为有效防控煤矿井下带式输送机火灾事故,保障煤矿工作人员的生命财产安全,系统分析矿井带式输送机火灾的起火原因、燃烧特性、烟流特性、监测预警技术及防治措施,并基于当前研究现状提出展望。结果表明:引发带式输送机火灾的主要原因是摩擦温升、电气设备故障及明火;研究带式输送机火灾燃烧和烟流特性采用的巷道火灾模型及数值模拟相关参数具有一定局限性,需综合考虑运输巷道实际工况及环境等参数;国内虽有针对带式输送机火灾的监测预警系统,但其尚有不足,需引入5G、大数据及人工智能等新兴技术予以完善,并结合硬件探测及人员管理等方面,健全煤矿带式输送机火灾防治体系,进而全面推动煤矿安全智能化建设。

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。

火源位置对深井火灾烟气流动影响的数值模拟

探究深井立式空间中不同火源位置对火灾严重程度的影响,构建深井立式空间模型,通过数值模拟法分析火源的热释放速率、火源与墙壁距离对深井立式空间火灾烟气流动、烟气温度和速度的影响。结果表明:在深井立式空间中,火羽流易受到墙壁限制。当火源向单侧墙壁靠近时,火羽流向近壁面倾斜。在同等条件下,火源越靠近单侧墙壁,火源正上方的烟气高度和温度越高,烟气向上流动速度越快。在模拟结果基础上使用公式拟合得到羽流温度与深度、火源距与墙壁距离的关系式。

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。

矿井巷道火灾烟流流动规律及有效控制方案研究

矿井巷道火灾发生时,以三维矿井仿真平台为基础,构建矿井通风三维模型。结合火灾风流温度、浓度、火风压3种模型,对火灾风流的动态蔓延过程及原理进行研究。通过建立调控物理模型,利用Pyrosim软件对调控方案进行模拟,并利用小尺寸通风系统开展实验,验证调控方案的可行性。结合内蒙古巴彦高勒煤矿三维通风系统模型,模拟火灾发生在不同位置时的烟气流动情况,并以主运输巷道烟气蔓延为例,对其烟流路径进行有效控制,使火灾烟气以最短时间排出矿井,尽量减少火灾带来的危害。

隧道流淌火发展蔓延规律的研究现状及未来展望

在隧道环境中,流淌火的火焰分叉融合、振荡和倾斜等燃烧行为,扩散油层的流动及其与隧道底壁面、火焰烟气的热传递过程具有复杂性和非稳定性。这会加剧引燃周围其他可燃物的危险性,给人们的生命财产安全带来严重威胁。通过对开放空间与隧道环境中溢油流淌火的扩散与燃烧行为、火焰高度、火焰振荡、火焰热辐射模型、热传递机制、烟气蔓延过程以及顶棚温升模型等的对比分析,指出未来应该进一步深入研究流淌火火焰振荡以及火焰热辐射模型等火焰行为,揭示流淌火蔓延的热传递机制、非稳态燃烧和烟气蔓延动力学规律,为隧道流淌火的防治和应急救援提供理论和技术支持。

基于深度神经网络和趋势特征向量的舱室火灾蔓延预测

为了增强CFAST模型的预测精度和应对模型误差,本文提出一种基于LSTM的深度神经网络模型,结合趋势特征向量算法,预测火灾烟气流动的趋势和温度分布。该模型考虑了舱室火灾蔓延度和火灾扩散度等指标,通过提取CFAST预测的火灾时间序列中的趋势特征,并通过LSTM网络的迭代训练过程,校准CFAST的预测偏差,实现对火灾烟气流动和温度分布的高效预测。最终基于船舱火灾典型案例的仿真试验,验证了本文所设计优化方法对舱室火灾蔓延预测的性能。

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。

矿井复杂风网火灾风烟流应急调控技术及应用

针对复杂通风网络井巷火灾预防和应急救援较困难现状,分析了风流场、温度场、烟流浓度场的风流扰动、热量传递、烟流扩散等规律。根据不同火源位置的烟流演化规律,提出一种能够同时满足排烟风量和采场风量需求的火灾风烟流应急联动调控方案。以鄂尔多斯转龙湾煤矿为应用案例,建立了转龙湾煤矿火灾烟流应急联动调控系统。为分析其控风排烟效果,结合实际的井巷和通风参数,基于Ventsim软件构建了其复杂通风网络三维可视化模型。运用VentFire模块对其不同火源位置火灾场景的风烟流蔓延效果进行模拟。分析了采取应急调控方案前后的排烟效果和风量分配情况。结果表明:当不同位置发生火灾时,及时启动应急排烟方案,在满足排烟风量的基础上其他各关键地点的风量仍能保证正常通风时的90%以上,能够满足转龙湾煤矿灾变期间的控灾、救灾需求。

隧道长度对烟气分布影响数值模拟

采用数值模拟方法,研究隧道长度对火灾烟气质量流量及烟气层厚度的影响。隧道长度分别设定为100,200,300,400,500m。结果发现:设定条件下,烟气蔓延距离大于200m时,烟气沉降明显,烟气质量流量和厚度呈现先增大后变小的趋势;烟气层下方存在诱导气流,二者之间的剪切作用共同影响烟气质量流量和厚度的变化;200m范围内,诱导气流的速度随着与火源距离的增加而增大,主要是由于烟气层温度较高,浮力效应较强,从而卷吸下层冷空气,导致烟气质量流量和厚度增大,下方诱导气流空间减小,导致速度增加;200m范围外,烟气层温度大幅降低,浮力效应减弱,诱导气流惯性力在二者剪切作用下占据主要作用,从而卷吸上层烟气,导致烟气质量流量和厚度减小。

住舱走廊区烟气温度分布特性实验分析

[目的]船舶多层住舱段发生火灾时,烟气沿走廊通道和梯口蔓延过程中的温度分布规律与建筑火灾相比有着明显的区别,需要充分认识船舶住舱火灾的特性。[方法]通过改变庚烷油盘尺寸和梯口启闭状态,在1∶5的缩尺多层住舱实验台内开展单层和跨层走廊火灾烟气温度分布特性的实验研究。[结果]结果显示,在火灾烟气单层蔓延情况下,走廊内竖向温度的分布存在明显的热分层现象,热分层高度在0.4 m以上,而在跨层蔓延情况下,走廊内竖向温度梯度有所减小,热分层高度降低至0.2 m以下;热分层高度在走廊转角和岔口等结构处有所降低;在水平蔓延过程中,烟气温度会持续降低,温度的分布符合指数衰减规律。[结论]火灾烟气在跨层蔓延后走廊区的热分层高度相比单层蔓延显著降低,水平蔓延过程中的温度衰减系数k随火源尺寸的增大而增大,所做研究可为船舶火灾风险评估以及消防设计提供理论支撑。

火源位置对井巷外因火灾参数影响的数值模拟研究

为研究正常通风情况下巷道中不同火源位置对火烟蔓延及火灾参数的影响,研究了顶板单一火源、底板单一火源和同时位于顶底板的双火源3种工况下巷道内烟流、温度、CO体积分数的分布情况。结果表明:在烟流厚度上,底板火源和顶底板火源下游烟流沉降明显,而顶板火源无上升羽流现象,烟流更集中于顶部;在烟流逆退距离上,底板火源最短,顶板火源次之,顶板和底板火源最大,其主要影响因素为顶板最大烟流温差;在温度分布上,顶板烟流温度随与火源距离的增加而衰减,火源同时位于顶底板时衰减最快,对于上游顶板烟流温度,顶底板火灾最大,底板火灾最小,而下游则完全相反,此外三者工况下顶板火灾在2 m高处的烟流温度要低于其他2种工况;对于2 m高处CO体积分数,顶板火灾和底板火灾的浓度峰值出现在火烟前锋而底板火灾则出现在火源附近,且前两者工况下火源上游CO体积分数显著大于后者。

雷击森林火灾烟流污染含量动态监测方法研究

为降低火灾烟流污染含量监测结果误差,针对雷击森林火灾引起的烟流污染,提出新型污染含量动态监测方法。对雷击森林火灾烟流污染现状及其对环境及人体的影响进行分析,基于鲁棒单边对齐域自适应检测算法分析数据,定位火灾烟流污染源。以大气变层高度、水汽含量、温度、相对湿度为解释变量,建立多元回归分析模型。结合遥感数据,得到烟流污染实时含量值。运用软测量校准技术校验污染含量估算值,输出监测结果。实验结果表明:应用所提方法得到的动态监测结果,平均绝对百分比误差仅为2.13%,保证了动态监测准确性的大幅提升。

数值模拟与仿真在地铁火灾防灾减灾中的应用

以北京地铁火灾为典型对象,对地铁火灾的烟气流动规律与控制以及人员疏散进行了数值模拟分析,并将结果应用于地铁火灾应急预案的编制中.同时,采用虚拟现实技术,对应急预案及演练进行了动态仿真.阐述了数值模拟与仿真在地铁火灾防灾减灾中的重要作用,提出了基于数值模拟和仿真的地铁火灾应急预案性能化设计的新思想,对深化地铁火灾防灾减灾的研究有一定意义,为构建地铁火灾防灾减灾系统提供了必要的技术支持.

地铁车站火灾的烟气流动状况研究

以地铁火灾与烟气发展过程的数学模型为基础,建立CFD模拟的物理模型,对岛式无屏蔽门的地铁车站列车火灾进行了数值模拟。分析了火灾发生后的烟气流动规律及温度场和气流场的分布,并与实体燃烧试验的结果进行了对比。结果表明,如果方程模型选用恰当,边界条件设置合理,CFD模拟火灾的结果是能够令人满意的。

矿井巷道火灾烟流运动理论研究

煤矿井下发生火灾时会产生大量有毒有害的高温烟流,这些烟流沿着井下巷道流动,对井下工作人员及设备构成严重威胁。针对该问题,研究了倾斜巷道和水平巷道的火灾烟流的运动规律:当火灾发生在上行通风巷道中时,由于火风压和浮力效应的作用,火灾烟流将向火区的下游流动;当火灾发生在下行通风巷道中时,在火灾初期,火风压较小,火灾烟流沿着巷道风流的方向向下运动,随着火势的发展,火风压不断增大,当上游的风速低于临界风速时,火灾烟流向新鲜风流方向流动;在水平巷道火灾前期,节流效应作用不明显,火灾烟流向新鲜风流方向流动,随着火势的发展,节流效应作用增大,当节流效应值和巷道的通风阻力值一样大时,火灾烟流将逆流。该文对巷道火灾的救灾工作具有一定的指导作用。

地铁车站火灾防灾减灾关键技术的研究

地铁火灾是地铁运营的安全隐患之一,必须予以有效控制。烟气控制、人员疏散和应急处置是地铁火灾防灾减灾的三项关键技术,主要包括在建筑结构和防灾设备设施确定的条件下,各种火灾工况下的烟气流动规律及通风排烟模式的优化、人员疏散规律和安全疏散策略、火灾应急预案及其计算机仿真等。本文以北京地铁1号和2号线的典型车站为具体对象,采用现场试验、模型实验、数值模拟、计算机仿真相结合的方法,分析3项关键技术的核心内容及其内在联系,提出基于预案综合评价模型、计算机数值模拟计算和动态仿真的地铁火灾应急预案性能化设计的思想。本研究对深化火灾防灾减灾技术和提高地铁系统的防灾减灾能力具有一定意义。