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.

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。

全高安全门地铁车站火灾时烟气流动特性的模型实验

搭建了安装全高安全门系统的双层岛式地铁车站1∶8模型实验台,通过比例模型实验,重点研究了轨道区一端发生火灾,烟气在站台轨道区以及站台公共区的流动特性.结果表明,在火灾的增长阶段,如果机械排烟系统不开启,轨道区烟气会通过全高安全门顶端空隙扩散到站台公共区,并阻断距火源较近的楼梯口的疏散通道;当机械排烟系统开启时,烟气向站台公共区的扩散速度得到明显控制,但由于站台轨顶各排烟口排烟特性的不均匀性,远离排烟风机的火源附近,烟气通过全高安全门顶端空隙扩散到了站台公共区.如果能使各排烟口排风量均匀,则将提高控制烟气向站台公共区扩散的效果.

铁路隧道火灾烟气逆流的计算模型

通过理论分析结合经验公式,构建铁路隧道火灾烟气逆流距离的计算模型。建立长为52.5 m、内径为1.1 m、缩尺寸(1:9)的实验模型隧道。设定了7个隧道坡度、4个纵向风速,用以模拟实际隧道火灾场景,获得不同坡度和不同通风情况下烟气逆流距离的变化。实验结果表明:隧道坡度及通风速度对烟气逆流距离具有明显影响。通过模型隧道火灾实验的测量结果与计算模型的预测结果的对比,验证了计算模型的有效性,可为铁路隧道防灾通风设计提供依据。

中庭火灾烟流相似模型

将燃烧着的火焰视为具有一定发热量的热源、不计辐射传热的影响 ,建立中庭火灾烟气流动控制微分方程组 ,并导出模型实验相似准则 ;提出模型与原型局部相似的模型律 ;忽略围护结构热相似 ,建立 1/ 8模型试验台 ;开展中庭火灾烟流填充过程模型实验 ,模型实验与原型实验结果吻合。研究表明 :理论模型律是合理的 ,采用小比例的相似模型实验 。

地铁区间与车站火灾多功能模型实验平台的研究

从烟气流动控制微分方程出发,利用量纲分析导出建立地铁实验系统的相似准则数,给出建立模型实验的相似律,据此建立几何比例为1∶8的地铁区间与车站多功能模型实验平台。该平台分为地铁区间和地铁车站两个部分,具备全面研究地铁火灾科学问题和火灾工程问题的功能:定量火灾场景,火灾实时监测与预警,烟气流动规律,温度分布特性,通风排烟模式。在该实验台上进行一系列实验,结果表明:缩尺模型实验所获得的数据真实可信,能较好地反映火灾烟气运动规律。本实验台的建立对于地下空间火灾科学理论研究及火灾工程应用研究具有重要意义。

室内火灾烟气流动的三维大涡数值模拟

室内火灾具有较高的危险性,是建筑火灾造成人员伤亡和财产重大损失的灾害之首。利用计算流体动力学(CFD)的方法,建立了室内火灾时期烟气流动的三维大涡数值模型,目的是通过对火灾烟气流动的数值模拟,为多室火灾的控制和人员救助提供理论基础。模拟结果认为,火灾及附近地区温度较高,烟流浓度较大,高温引燃其他易燃物品的可能性加大。通风与火灾的发展状态存在密切关系,通风既能降低室内温度,加快烟流及有毒有害气体的扩散速度,同时也为火灾的进一步发展提供条件。从模拟结果与实验验证可得出结论:火源功率大小及房屋的几何尺寸影响着火灾程度、温度及烟流浓度的分布和变化,数值计算的结果总体上与实测结果存在较好的一致性。

建筑物火灾烟气流动网络模型的线性化求解方法

采用泰勒级数展开式对烟流性状网络模型进行了线性化改造,获得了可联立求解的线性代数方程组,并开发出烟流性状预测软件,经实验验证,模型的预测结果与实验结果吻合得较好。

建筑火灾烟流温度的场-网复合模拟

构建了场模型与网络模型之间的连接平台,将场、网单独模拟的结果相互作为彼此交界面的边界条件,实现了场-网复合模拟.在同样的条件下,对一实体建筑分别采用场-网复合模拟和单一网络模拟的方法,得出了各自的模拟结果.将两种模拟结果与实验数据对比并分析了误差产生的原因.当火源设置为50 kg木材时,着火室场-网复合模拟温度计算值与实验值的平均误差为7%,而单一网络模拟的平均误差为11%.其他节点也获得了类似的结论.从而证实了场-网复合模拟更接近于实验结果,其计算准确性高于单一的网络模拟.

建筑物火灾烟流特性预测系统的研究进展(下)

陈述了建筑物火灾烟流特性预测系统应用软件的开发、使用功能和具体实施方式。详细地介绍了日本同类软件的算例验证及其相关的实验研究,从而证实了本预测系统数学模型的正确性和预测计算结果的可靠性。从工程实例出发,说明了本预测系统在建筑消防性能化设计中的应用,指出了预测系统存在的不足及其需要进一步深入研究的内容。

一个新的水平隧道火灾烟气逆流层长度模型研究

对前期实验获得的纵向通风隧道火灾烟气逆流层长度的实验数据以及其他研究者所发表的3组实验数据进行了综合分析,总结出了3条关于烟气逆流层长度随火源释热速率和通风风速变化规律的定性描述.据此构造了不同的回归模型,对上述4组数据进行了多元非线性回归.得到了一个关于纵向通风隧道火灾烟气逆流层长度的经验公式,该公式完全满足前述的3条定性规律,并较已知经验公式更好地与实验数据相符合.

机械排烟条件下建筑火灾烟流特性预测

阐述了基于网络模型的建筑物火灾烟流特性预测系统的研究背景,发掘了相关技术中存在的主要问题并作出改进.在原有的烟气流动网络模型基础上,对装有送风机或排风机的开口计算式进行改进,利用拟合出的计算式代替原有的负质量源计算式,实现网络模型装有机械排烟系统时烟流特性的联立求解.对重庆大学自主开发的烟气流动模拟软件进行改进后,可以实现建筑物在机械排烟时的火灾烟流特性模拟.

建筑物最佳机械排烟量的研究

基于工程性能的防排烟设计,最佳机械排烟量的确定是个关键性的问题。在分析火灾中烟流性状的基础上,给出了火灾安全疏散判别依据,从烟控系统性能化设计的角度提出了最佳机械排烟量的基本思想,并利用实例进行了验证。计算结果表明:综合了安全性和经济性的最佳排烟量定义是正确的,该建筑物的最佳机械排烟量为72m3/(h.m2)。研究成果对建筑物防排烟系统的性能化设计具有重要参考价值。

建筑物火灾烟流特性预测系统的研究进展(上)

阐述了基于网络模型的建筑物火灾烟流特性预测系统的研究背景、国内外动态、相关技术中存在的主要问题。详细介绍了预测系统的计算方程组、求解方法及其求解步骤,并给出了计算主程序框图。

防护工程火灾烟气扩散流量模型试验

为讨论防护工程单室火灾时单室扩散至走廊的烟气流量特性,搭建模型试验台并开展模型试验,研究烟气流量与单室内烟气层温度之间的关系。结果表明,无量纲烟气流量与单室内无量纲烟气层温度之间遵循指数关系;试验值与经验方程预测值基本一致,误差在15%以内;火源规模和走廊高度对烟气流流量具有显著影响,走廊宽度的影响可忽略。

纵向风作用下隧道火灾烟气分岔流动试验研究

采用小尺寸模型地铁隧道火灾试验,研究不同纵向风速和不同火源功率下隧道内的烟气层形态特征、烟气温度分布,验证隧道火灾烟气分岔流动机理,分析分岔流动临界风速和临界Richardson数的变化规律;采用数值模拟方法验证分岔流动临界风速和临界Richardson数的变化规律。结果表明:随着纵向风速的增大,羽流撞击区上游的烟气回流逐渐减少,烟气层产生向上的凹陷,当烟气回流完全消失时将发生烟气分岔流动现象;在较大纵向风速下,烟气分岔流动的发生将导致隧道中部烟气量减少,造成火源下游段隧道中心形成低温区;分岔流动无量纲临界风速随无量纲火源热释放速率1/3次方呈线性增长规律;烟气分岔流动临界Richardson数基本不受无量纲火源热释放速率变化的影响,可视为常数0.095。试验得到的烟气分岔流动临界风速和临界Richardson数变化规律与数值模拟结果吻合良好。

建筑物走廊型通道中火灾烟气流动特性的研究

应用网络模型方法,将建筑物走廊型通道合理地划分为多个节点,在火源为10kg木材的情况下,利用已开发成功的烟流性状预测软件对四川消防科研所的一座实体建筑物进行了模拟计算,获得了各节点烟流性状的发展变化规律。经比较,模型计算结果与实验数据十分符合。证明走廊型通道的多节点划分方法正确、预测软件实用可靠。根据烟气侵入走道中两节点的时间差及两节点间距,提出了烟气弥漫速度的计算方法。该算法与实测结果间的相对误差小于3%,实例应用及研究的成果,为建筑物火灾时安全疏散动态模拟研究提供了理论依据。

用火灾模型确定航站楼大空间自然排烟面积

利用流体力学计算软件建立火灾模型,对重庆机场T2A航站楼进行自然排烟的数值模拟,根据火灾可能发生的烟气运动规律,计算模拟大空间内温度场和烟浓度场随时间变化的分布情况,分析排烟方案的有效性。结果表明:高大空间的建筑可适当减小排烟口面积。

细水雾作用初期对烟气层沉降影响

针对高压细水雾系统产生的小粒径液滴对稳定烟气层的影响问题,本文对热烟气和细水雾进行研究。建立了细水雾与烟气相互作用的理论沉降模型,采用动力学理论分析了两者相互作用关系,给出了烟气层的无量纲稳定性判据和烟气首次失稳沉降距离预测公式。充分考虑了理论沉降模型中的动态变化特性,并以全尺寸机舱模拟结果进行了模型有效性验证,得到了相近尺寸下判定烟气稳定性的阈值。研究发现:细水雾的动量冲击会使稳定烟气层呈现维持稳定、悬空沉降和下沉地面3种状态之一,拖曳力与浮力之间的相互竞争是造成烟气在悬空沉降过程中在回升振荡的原因,使用无量纲稳定性判据可以反映烟气沉降的相对严重程度。研究结果对了解烟气沉降危害的机理及烟气失稳程度的预测有一定的参考价值。

地铁长区间隧道火灾双点排烟烟气分布特性

基于1∶20缩尺模型隧道,设置4种风口尺寸、3种火源热释放速率,改变排烟量,设计33个工况研究地铁长区间隧道火灾双点排烟的顶部烟气温度分布特性与烟气流动特性。实验发现,地铁长区间隧道火灾顶部烟气温度随着与火源之间的距离的增大而减小,在排烟风口处烟气温度突然下降;烟气温度随着火源热释放率的增大而增大,排烟口尺寸和排烟体积流量对隧道顶部烟气温度的影响不大。火灾中,应将烟气控制在火源段,保证非火源段烟气排净。