计算机模拟与可视化技术在火灾科学研究中的应用

随着信息技术的不断发展 ,计算机模拟和可视化技术在火灾科学研究的各个方面都得到了广泛的应用。

单相高压与两相雾化方式对地铁车厢火灾抑制效果的对比实验研究

目前地铁车厢内细水雾灭火系统以单相高压雾化方式为主,高压管路一旦破损可对乘客生命安全构成潜在威胁。以行李袋和汽油作为燃烧物开展了全尺寸实验研究。分别从冷却能力、热辐射衰减效果及烟气抑制效果方面分析对比了单相雾化和两相雾化方式对车厢内火灾的抑制效果。结果表明单相雾化和两相雾化冷却效果相当,但两相雾化在热辐射衰减、烟气洗消效果方面较高压单相雾化更优,且安全性更好。

火灾安全科学——一个新兴交叉的工程科学领域

火灾安全科学致力于揭示火灾过程的机理和规律 ,并且为火灾防治提供技术原理。 2 0世纪后期以来 ,火灾安全科学的发展令人瞩目。文章介绍了火灾安全科学兴起的背景和发展史 ,论述了这门学科的任务 。

城市与工业火灾安全科学与工程

火灾是危害人类最持久、最剧烈的灾害之一 ,特别是城市与工业火灾造成的损失更加巨大。文章探讨了城市与工业火灾安全科学与工程的内涵。

基于虚拟仪器技术的火灾探测与扑救实验系统

虚拟仪器是建立在计算机技术基础之上的新概念测量与控制平台。文中介绍一个利用虚拟仪器技术构建的小规模实验系统。该系统在LabVIEW6.i软件平台上构建,充分利用计算机资源。能够完成火灾探测、报警、扑救、消防管线监测、实验数据采集等功能,形成了完整独立的系统模块。同时实现了在一种硬件基础上完成多种功能的虚拟化设计方案。

油料火灾爆炸模拟实验系统与测试技术

针对受限空间油料火灾爆炸发生、发展、控制、抑制实验的需要,研制了一系列模拟实验台架及关键参数测试系统。所研制的一系列模拟实验台架为各种工况的油料火灾爆炸模拟实验研究提供了完备的科研条件和支撑;研制的超动态数据采集与分析系统能对冲击波压力、瞬时温度、火焰识别、爆燃向爆轰演化（DDT）过程等进行连续捕捉、测试、分析;研制的基于紫外火焰探测、数字信号处理和网络化智能探测技术的油气爆炸火焰传播速度测试系统较传统的火焰传感器具有高灵敏度、零误报、探测距离远的特点。

融入激光诊断的杯式燃烧器灭火实验教学设计

设计了融入先进激光诊断系统的杯式燃烧器灭火实验装置,创设了包含基础性和探究性的层次化实验教学内容,构建了分组协作和课堂研讨相结合的实验教学模式,让学生了解杯式燃烧器的结构特点,掌握利用杯式燃烧器测量气体灭火浓度值的原理和方法,并引导他们通过激光诊断技术进一步探究灭火机理。通过实验教学,加深学生对灭火基本理论的理解,激发他们的创新思维和团队精神,为其后续的科研工作打下基础。

聚氯乙烯火灾烟气环境中无铅焊料腐蚀动力学预测模型

采用质量损失法研究聚氯乙烯火灾烟气环境中283.15~323.15 K温度范围内无铅Sn-3.0Ag焊料的腐蚀动力学、表面微观结构和腐蚀机理。结果表明,随着温度从283.15 K升高到323.15 K,Sn-3.0Ag焊料的质量损失从(22.09±2.01)g/m^(2)增加到(44.66±1.20)g/m^(2)。此外,腐蚀动力学符合阿伦尼乌斯定律。Sn-3.0Ag焊料表面腐蚀产物呈叠加生长趋势。在283.15 K,Sn-3.0Ag焊料的表面出现大量的腐蚀产物。Sn-3.0Ag无铅焊料的腐蚀过程为电化学腐蚀,阴极发生析氢和吸氧反应,阳极发生富锡相的溶解。腐蚀产物为Sn_(21)Cl_(16)(OH)_(14)O_(6)、SnO_(2)和SnO。

火灾科学

本文介绍了火灾科学的立论,火灾科学的理论框架和技术结构及其研究现状,并对火灾科学的发展作了展望.

坡度对峡谷火蔓延影响的实验研究

峡谷地形火蔓延可诱发爆发火,带来惨重的人员伤亡。利用峡谷火蔓延实验台(长6.0 m,宽8.0 m),以松针为燃料,研究不同中间坡度角(0°,10°,20°,30°)和侧坡度角(10°,20°,30°)条件下,线火源引燃的对称峡谷火蔓延变化规律。当中间坡度角高于10°时,随着侧坡度角的增大,火头向燃料床两侧移动,火线呈现显著的凹形。火蔓延速率随中间坡度角和侧坡度角的升高而增大。峡谷中心线上火焰前方的气体流速随中间坡度角的升高而增大,随着侧坡度角的升高而减小。当中间坡度角高于20°、侧坡度角高于10°时,在峡谷中心线上产生了爆发火。

坡度条件下不同长宽比矩形火源燃烧火焰贴地长度实验研究

利用可变角度实验台,改变斜坡角度(10°~50°)、热释放速率(12.3~24.6 kW)以及燃烧器长宽比(1~6),开展了一系列燃烧实验,研究了火焰贴地长度随这3个因素的演变规律.结果表明,随着斜坡角度、火源热释放速率及燃烧器长宽比的增加,火焰贴地长度增加.对于相同的坡度和火源热释放速率,随长宽比增大,贴地长度增幅范围在65%~105%之间.基于斜坡诱导压差与火羽流浮力共同作用的物理机制分析,并考虑到燃烧器长宽比对火焰卷吸行为的影响,提出了无量纲火焰贴地长度预测模型.

火灾烟与粉尘混合颗粒光散射矩阵特性研究

非火灾颗粒引起的光电感烟探测器误报是火灾探测领域重点关注的问题。通过Lorenz-Mie理论计算水雾的光散射矩阵,并与光散射平台实验测量对比验证实验平台的可靠性。测量并对比分析了单一的黑碳颗粒、干扰粉尘颗粒及粉尘黑碳混合颗粒的光散射矩阵。结果表明,光散射矩阵的不同元素及不同角度可以有效区分单一的干扰颗粒以及黑碳与粉尘的混合颗粒。

机械排烟控制小室火灾烟气的实验研究

采用全尺寸实验对较大火源功率下机械排烟控制小室火灾烟气的效果进行了研究.根据小室内的温度分布特点以及所稳定的烟气层高度,通过实验数据和计算结果的对比,分析了较大火源功率下3种经典羽流模型在小室机械排烟过程中的适用范围.结果表明,在火源功率大于250 kW时,Heskestad模型的计算值与实验值符合较好,并进一步对实验数据进行拟合,修正了Heskestad模型,从而得出较大火源功率下,控制烟气从小室溢出所需要的风机风量与火源功率以及所控制的烟气层高度之间的半经验关系式.

深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(1)——实验设计

随着我国城市轨道交通的发展,地铁深埋站点将越来越多。深埋地铁站点及区间隧道消防安全是深埋站点设计的一个急需解决的科学难题,本文及后续文章将介绍笔者对深埋地铁站点的火灾模型实验研究进展,主要对模型实验的设计、车站站台公共区大系统、轨顶排烟系统、轨底排烟系统、区间隧道排烟系统、测量系统设计等进行介绍。

标准单室内单人沙发全尺寸火灾实验研究

室内家具引起的火灾对人和财产的威胁非常大,本文重点研究单人沙发的燃烧特性,以及对室内火灾动力学参数的影响.实验是在符合ISO9705的标准单室(3.6m×2.4m×2.4m)内进行的,通过对两个相同的单人沙发进行全尺寸火灾实验模拟,测量沙发燃烧过程中的热释放速率、质量损失速率以及室内温度场等火灾参数,分析比较它们之间的关系,为火灾安全性能化设计和计算机模拟提供实验依据.研究结果表明,沙发的热释放速率与质量损失速率之间存在非线性关系.

深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(2)——列车火灾

列车停靠站台时一旦发生火灾,火灾烟气将向站台和区间隧道空间蔓延。尤其对于深埋地铁车站,如何控制车站列车火灾是地铁设计过程中必需解决的科学问题之一。这里,笔者利用深埋地铁车站模型实验台研究了列车停靠在站台时发生火灾情况下,火灾烟气蔓延规律,分析了火灾烟气有效控制方案,研究结果有利于火灾时深埋车站排烟模式的选择。

细水雾熄灭K类火灾的全尺寸模拟实验

利用ISO 9705全尺寸多功能热释放速率测试仪在开放空间研究了细水雾作用下K类火灾的发展过程,实验中对细水雾作用下食用油火的温度、热释放速率及烟气的主要特性参数变化规律进行了测量与研究,分析了预燃时间对灭火有效性的影响,系统地阐述了细水雾作用下K类火灾关键特性参数的变化规律．实验发现,细水雾可以有效地抑制K类火灾的发展,在其作用下火焰温度及热释放速率快速降低,并可以有效地冲刷烟气,降低一氧化碳及二氧化碳的浓度,提高氧气的浓度及火场能见度．同时利用稳定火源热释放速率模型计算了K类火灾发展阶段的热释放速率,与实验测量结果比较发现,模型可准确地预测K类火灾发展阶段的热释放速率的变化规律．

10mm钢化玻璃全尺寸火灾实验

在ISO 9705标准燃烧室内,位于室中央,采用不同规模的油池火,对常用的厚10 mm钢化玻璃窗的火灾特性进行了全尺寸火灾实验研究,完成了8组实验.给出了包括热释放速率、热辐射通量、室内和玻璃附近气体温度分布、玻璃暴露表面温度、玻璃遮蔽表面温度、玻璃首次破裂时间和破裂模式等实验数据.分析了玻璃破裂与其表面温度分布等参数的关系,研究结果可为性能化防火设计中评估钢化玻璃发生破裂和失效提供参考.

4mm单层浮法玻璃全尺寸火灾实验研究

在ISO9705标准燃烧室内,对普通4 mm厚浮法玻璃的火灾特性进行了实验研究.完成了4组单层玻璃窗暴露于室中央不同规模油池火的全尺寸火灾实验,给出了包括热释放速率、热辐射通量、室内和玻璃附近气体温度分布、玻璃暴露表面温度、玻璃遮蔽表面温度、玻璃首次破裂时间和破裂模式等实验数据,为性能化防火设计中,评估单层玻璃发生破裂和失效提供参考.

深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(3)——站台火灾

随着我国城市轨道交通的发展,地铁深埋站点将越来越多。深埋地铁站点及区间隧道消防安全是深埋车站设计过程中需要加以考虑的科学问题,本文主要介绍深埋地铁车站站台火灾模型实验过程,分析火源功率为2．5MW的站台火灾过程中,烟气在站台内的蔓延过程、站台内气流组织情况、站台烟气向邻近空间蔓延的特点;探讨深埋车站烟气蔓延和控制规律,为深埋站点的火灾安全设计提供参考。