侧向多开口轨道列车火灾烟气输运特性

为探究侧向多开口轨道列车火灾烟气输运特性,优化火灾救援应急处置对策,根据工程实体结构利用PyroSim软件搭建轨道列车模型并进行火灾数值模拟。聚焦作为列车内外联通通道的侧向开口,探讨分析侧向开口模式对轨道列车内部烟气蔓延特性的影响。结果表明:侧向开口模式对列车内部烟气蔓延有着显著的影响,包括烟气蔓延速度及稳定阶段的烟气分布情况。相比于侧开口未开启区间范围内烟气紊乱且高度方向全覆盖状态,侧开口开启的区间范围内烟气可维持稳定分层,有利于人员安全疏散救援。轨道列车顶棚下方烟气温度分布更符合双指数衰减特征,且受到开口模式和火源功率的耦合影响,非对称开启时开启开口的区间温度衰减速率受火源功率的影响更显著。此外,虽然开口的开启有利于列车内部安全环境的形成,但也需考虑通过开口溢出至列车外部空间的火灾烟气的影响以进行应急处置的综合判定。

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。

隧道运动体火灾温度分布及烟气输运特性

为探究火源功率对隧道运动体火灾的影响,运用计算流体力学(CFD)软件Fluent模拟研究隧道内温度分布及烟气输运特性,建立隧道顶棚最高温度和平均温度随运动体运行距离衰减的预测模型。结果表明:火源功率越大,顶棚温度越高,高温区面积和影响范围也越大,火源后方出现卷吸燃烧形成的涡旋团流,使得温度分布和烟气输运在垂直空间内呈现出与静止火源不同的规律,同时烟气扩散范围和含量随火源功率增大而增大;在整个运动过程中,隧道顶棚最高温度与运动体在隧道内的运行距离呈3次多项式函数关系,而平均温度则与之呈线性函数关系。

基于FDS的运输类飞机货舱烟雾探测试验方法研究

运输类飞机货舱烟雾探测试验采用烟雾发生器产生模拟烟雾的方式来进行,为科学合理地验证货舱烟雾探测系统的有效性,开展货舱烟雾探测试验方法研究。首先采用火灾动态仿真(fire dynamics simulator,FDS)对美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration,FAA)开展的货舱火灾试验进行火灾烟雾数值模型验证;然后,以某型运输机货舱为模型进行建模,采用经验证的烟雾数值模型进行不同发烟位置、货舱通风/不通风、不同货舱环境压力等条件下货舱烟雾扩散规律研究和烟雾探测器对烟雾的响应研究。结果表明:当火源位于8位置时,烟雾探测系统响应时间最长,该处为最严苛火源位置;舱内烟雾扩散情况受货舱通风条件影响很大,通风条件下烟雾探测系统报警时间比无通风条件下长;货舱环境压力越低,货舱顶部的烟雾扩散范围越大,有利于烟雾扩散,烟雾探测器告警越短。最后,根据实际货舱烟雾探测试验条件,从烟雾量大小、试验工况、发烟设备、发烟位置点选择等方面设计该型飞机货舱烟雾探测试验方法。

某机场捷运车站综合交通体火灾自然排烟效果研究

机场旅客捷运系统捷运车站综合交通体具有空间高大、上下贯通的特点,其排烟系统无明确设计依据。采用FDS数值模拟计算软件,对某综合交通体按中庭建筑属性采用自然排烟方案的烟气排除效果进行模拟计算。两种火灾场景下,烟气温度、CO_(2)浓度、CO浓度和能见度等指标在人员有效疏散时间内均能满足人员逃生的基本要求,模拟结果可为类似贯通高大建筑空间排烟系统设置提供设计参考。

典型结构走廊火灾烟气流场的数值模拟研究

选取条形、L形、T形和环形走廊4种典型建筑结构为研究对象,使用火灾模拟软件FDS对4种典型结构的走廊发生火灾时的烟气流动规律进行了分析。初步得出建筑结构对于火灾烟气的流动和温度分布的影响:对于有封闭转角处的L形和环形走廊,转角处受到建筑封闭结构的阻碍和反浮力作用,热烟气易积聚;而无论何种形式的走廊,都会由于壁面限制和反浮力作用造成走廊末端热烟气的积聚;T形走廊交叉口处流通性较好,相对安全;这些容易造成烟气积聚的走廊转角和走廊末端的温度也会有所上升,而现在很多连接走廊的疏散楼梯都设置在走廊两端,反而不利于人员疏散。因此这些地方应引起重视,加强防火排烟措施。

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。

腔室火灾产生的烟气在毗邻走廊中的传播迁移

依据报道的“建筑-走廊”结构中的全尺寸实验数据,研究了腔室火灾产生的烟气在毗邻的走廊中传播迁移的规律。利用数值模拟方法复现了此实验结果,并开展了进一步研究。结果证明了烟气中的气体成分迁移的速度比烟气中的颗粒更快一些。分析认为遇难者大量死于远距离处的主要原因是走廊中下层烟气是从远离火源处向近距离传播的。此外,实验结论的基础上,通过数值模拟技术更为细致地揭示了上层烟气传播的路线。

烟气传播的近壁效应实验研究

在全尺寸受限空间内火灾发展过程中,测量顶棚不同径向距离的一氧化碳气体浓度随时间的变化,发现在热烟气层尚未形成的早期阶段墙壁能够起到类似输送管道的作用促进气体沿壁面的传播,使得一氧化碳等气体产物较快到达顶棚位置.随着热烟气层形成,进入准稳态阶段后,开始时间、平均浓度与标准差三个稳态特征之间的相互关系通过引入“稳态系数”得以量化,墙角火因为受到近壁自然对流的较大影响,稳态系数低于墙壁火.此外,通过均值浓度比给出了“卷吸效率因子”的估计值,虽然均大于镜像模型的计算结果,但是考虑到阴燃的低耗氧量,结果被认为是合理的.

常村煤矿综掘面合理除尘方式选择及其应用

为了合理选择常村煤矿综掘面除尘的通风方式,本文根据煤矿中常用的通风方式和气固两相流的理论,利用fluent非稳态的数值模拟方法来模拟压入式和长压短抽两种不同通风方式下常村煤矿掘进面粉尘的运移规律以及司机处粉尘浓度分布,并进行了现场实测验证。结果表明:对于粉尘运移模型,采用非稳态的求解器要比稳态的求解器更加精确;在长压短抽通风方式下,涡流对粉尘运移影响较大,可以通过调整风速和除尘风机的负压来减小涡流的影响区域;采用长压短轴的通风方式比压入式通风方式在数值模拟情况下,前者比后者掘进机前部的粉尘浓度降低了22.2%,通过现场实测得到其降低了31.6%,巷道中部粉尘的平均浓度可由508mg/m3下降到185mg/m3,降幅为63.6%,表明长压短抽通风方式数值模拟和现场实测都要优于压入式通风方式;此外,需要在掘进机的前面和回风侧增加除尘措施,以确保司机处的粉尘浓度符合标准。

A review on research of fire dynamics in high-rise buildings

Since serious fire occurred frequently in recent years, fire safety of high-rise building has attracted extensive attention. A National Basic Research Program （973 program） of China has been set up by Ministry of Science and Technology （MOST） of China in 2012 to meet the research requirements of fire safety in high-rise buildings. This paper reviews the current state of art of research on fire dynamics of high-rise buildings, including the up-to-date progress of this project. The following three subjects on fire dynamics of high-rise buildings are addressed in this review： the ejected flame and fire plume behavior over facade out of the compartment window, the flame spread behavior over facade thermal insulation materiMs, and the buoyancy-driven smoke transportation characteristics along long vertical channels in high-rise buildings. Prospective future works are discussed and summarized.

火灾中燃料失重速率与烟气向远距离处迁移关系的实验研究

通过不同燃料在模拟房间—走廊结构实验装置中的燃烧实验 ,较系统地揭示了不同材料燃烧时失重速率变化与远距离处烟气迁移速度和CO浓度的关系。实验得到了不同燃料燃烧时的失重速率曲线。研究发现 ,多数燃料的烟气传播速度与失重速率呈线性变化的关系 ,油料和布料的烟气传播速度对质量失重速率的变化非常敏感 ;某些燃料燃烧产生有毒成分的峰值迁移到远距离处需要较长的时间。

狭长通道内火灾烟气流动特性实验研究

开展汽油火实验研究火灾烟气在狭长通道中的输运特性,监测通道内的烟气运动过程和温度分布,O2、CO2和CO的体积分数变化以及烟气对通道内照度的影响。实验台全长8.5m、宽1.2 m、高1.7 m。圆形油盘直径为25cm和35cm,采用汽油作为燃料,每次用量1L。采用电子秤测量燃料质量损失速率,计算热释放速率。温度竖向分布反映烟气的分层现象,由顶棚向下逐渐降低,高温区在距顶棚30cm范围内。烟气蔓延之处O2浓度下降,CO2相应增加,当O2和CO2浓度达到极值后保持稳定。CO浓度在燃烧衰减之前一直处于升高状态,随着火焰的衰减熄灭又快速降低。照度随烟气蔓延迅速下降,通道内环境无法满足安全疏散要求。

封闭过程中火区气体运移规律的数值模拟

为了研究封闭过程中火区气体运移规律,采用COMSOL软件对火区封闭过程中流场进行了数值模拟,研究了入口平均风速分别为1.5 m/s、1 m/s、0.5 m/s、0.25 m/s、0.1 m/s时,巷道中心垂直断面速度场、瓦斯、CO和O2浓度场的变化规律。结果表明,封闭过程中,最大风速随着入口平均风速的减小逐渐减小,逆流层厚度、逆流长度和最大逆流速度均随着入口平均风速的减小而增大;火区及火源下风侧最高瓦斯浓度均随着入口平均风速的减小而升高;火源下风侧CO浓度及火源上风侧CO浓度均随着入口平均风速的减小升高,火源下风侧巷O2浓度随着入口平均风速减小而降低。根据模拟结果,可判定瓦斯爆炸危险区域,对现场火区封闭有一定的的指导作用。

吸烟对大鼠骨骼肌细胞葡萄糖转运子4基因表达及蛋白含量的影响

目的:探讨吸烟对胰岛素抵抗(IR)大鼠骨骼肌细胞葡萄糖转运子4mRNA基因表达及蛋白含量的影响。方法:正常6周龄Wistar大鼠48只,随机分为3组,分别为正常饲养组、高脂饲养组及糖尿病组,每组再随机分为吸烟组与对照组,吸烟组进行12周熏烟实验,应用高胰岛素-正葡萄糖钳夹技术进行IR的评价。应用RT-PCR及免疫组化技术检测被动吸烟大鼠及各自对照组大鼠骨骼肌细胞葡萄糖转运子4mRNA基因表达及蛋白含量的影响。结果:正常吸烟组、高脂饲养及糖尿病吸烟组葡萄糖输注率(GIR)明显低于各自对照组[(27.21±4.71)比(34.93±4.91)mg/(kg·min);(12.78±2.34)比(21.68±2.27)mg/(kg·min);(13.81±2.34)比(17.22±1.90)mg/(kg·min);P<0.01]。正常饲养吸烟组、高脂饲养吸烟组及糖尿病吸烟组大鼠骨骼肌细胞葡萄糖转运子4mRNA基因的表达量及蛋白含量与各自对照组相比无明显差异[(0.53±0.04)比(0.58±0.06)mg/(kg·min);(0.40±0.09)比(0.42±0.04)mg/(kg·min);(0.35±0.10)比(0.37±0.06)mg/(kg·min);P>0.05及(7.84±0.44)比(8.21±0.42)mg/(kg·min);(6.48±0.47)比(6.81±0.24)mg/(kg·min);(4.96±0.39)比(5.10±0.57)mg/(kg·min);P>0.05]。结论:吸烟能导致大鼠IR,吸烟对大鼠骨骼肌细胞葡萄糖转运子4mRNA基因表达及蛋白含量无明显影响,葡萄糖转运子4mRNA基因表达及蛋白含量可能不参与吸烟致IR的发生机制。

烟气向远距离处迁移的研究

火灾产生的烟气是造成人员伤亡的主要原因 ,在很多的火灾案例中 ,远离火源处因烟气毒性而致死的情况非常普遍。关于烟气中肪物 ,尤其是 CO是如何向远距离处的迁移问题 ,着重介绍了目前国内外在火灾烟气毒性研究领域关于烟气向远距离处迁移规律研究的一些进展 ,结合目前的实际研究 。

吸烟2型糖尿病大鼠葡萄糖转运子4的表达

目的了解葡萄糖转运子4在吸烟2型糖尿病大鼠骨骼肌组织中的表达,探讨吸烟对2型糖尿病发生发展的作用。方法以健康成年Wistar大鼠为研究对象,随机分为正常对照组、2型糖尿病非吸烟组及2型糖尿病吸烟组。正常对照组予普通饲料喂养,2型糖尿病吸烟组及2型糖尿病非吸烟组给予高糖高脂饲料喂养。7周时静脉注射链脲佐菌素诱导2型糖尿病模型。8周时2型糖尿病吸烟组大鼠关进"被动吸烟箱"内,12周时检测三组血清胰岛素及血糖等指标进行比较。实验12周时三组大鼠均处死,PCR法检测葡萄糖转运子4在骨骼肌组织中的表达。结果葡萄糖转运子4在2型糖尿病吸烟组及2型糖尿病非吸烟组骨骼肌组织中的表达均明显低于正常对照组。葡萄糖转运子4在吸烟2型糖尿病大鼠骨骼肌组织中的表达明显低于2型糖尿病非吸烟组。结论吸烟可能通过下调葡萄转运子4的表达增加胰岛素抵抗,促进2型糖尿病的发生和发展。

半封闭公交枢纽火灾人员疏散研究

对公交枢纽上班高峰期的人流和车流分布进行测量,并对公交枢纽几何形状和气流参数进行现场调研,然后采用数值模拟分析公交中部区域着火时的烟气扩散,并采用FDS+EVAC和STEPS疏散模拟软件进行研究,比较火灾工况和没有火灾的疏散时间。考虑火灾因素后,230s内该公交枢纽内1 662个人员可以安全疏散且该时间段内烟气还没有蔓延到各出入口。而STEPS软件由于不能直接加入火灾影响因素导致计算的疏散时间少于FDS+EVAC的结果。利用FDS+EVAC进行有无火灾两种工况对比发现,疏散时间相差不大。对于半封闭高大空间类公交枢纽,在合理疏散引导的前提下,安全疏散的主要影响因素是疏散通道的结构,火灾烟气扩散在初期阶段对人员安全疏散影响不大。

公共交通车辆火灾烟气特性试验研究

设计由保护客舱的客舱喷雾灭火系统以及启动装置组成的公共交通车辆消防安全防护系统,通过实体火灾试验,研究发生火灾并且灭火系统有效时公共交通车辆的烟气温度场分布及温度随时间的变化、烟气组分和浓度。火源最大热释放速率约为9.8 MW。性能展示试验表明,灭火系统开启4 s后油池火即可熄灭。对比门窗开启对烟气温度和烟气组分的影响可知,灭火系统可有效避免公交车内温度升高过快。灭火结束后氧气体积分数恢复较快,有毒气体体积分数呈现先增大后减小的趋势。

二郎山公路隧道火灾排烟及人车疏散应急方案研究

为了研究特长公路隧道火灾情况下的应急方案,根据二郎山公路隧道的实际情况,提出了2种控烟方案,并结合不同火源功率,利用FDS对该隧道发生火灾后的温度场、压力场和烟气流动情况等进行了模拟。通过对模拟结果的分析,找到了一种适合于该隧道火灾情况下的控烟方案,即从隧道两侧平行导洞同时向内送新风,从而在平行导洞内形成正压,以便抑制火灾烟气进入平行导洞,为人员等的安全疏散提供便利。最后结合此控烟方式,本着行人与车辆单独疏散的原则提出了具体的火灾排烟和人车疏散方案。