地铁隧道不同排烟风速对火灾烟气控制的模拟分析

公路隧道火灾烟气控制策略模拟研究——以往的火灾试验和数值模拟研究大多是在直线形隧道中进行的，为此本文以一具有圆弧形转弯的公路隧道为研究对象，在全尺寸试验的基础上，针对不同的火灾应急通风方案和火源位置，对于火源功率为30mw的火灾烟气控制策略进行了...

本文根据北京地铁4号线某段隧道的实际尺寸建立了几何模型,针对该模型利用cfd方法模拟了纵向通风对控制火灾烟气扩散的作用,研究了不同热源形状条件下临界通风速度与热释放率的关系,并将其与已有研究成果进行了对比。结果显示在热源形状不变时,临界通风速度与热释放率(hrr)和隧道宽度之比的1/3次方成正比,热羽流在临界通风速度下倾斜角为常数;当热源长度随热释放率成比例变化时,临界通风速度在高热释放率条件下呈现出稳定不变的趋势。研究表明在采用数值模拟方法进行隧道火灾通风设计时,热源条件的设置对模拟结果有显著影响。

以钱江水下盾构隧道为研究对象,采用fds5.0对双向均衡排烟模式和50mw火灾规模下、10个不同集中排烟量对隧道火灾烟气控制效果的影响进行模拟计算。对比分析不同集中排烟量下,隧道内排烟阀处竖向排烟风速、排烟阀及排烟风机口处温度、排烟效率、行车道2m高度处能见度、烟气蔓延范围的变化情况。模拟分析表明,集中排烟量对排烟效果影响很大。当排烟量为190m3/s时,可达到较好的隧道火灾烟气控制效果。

结合某大型隧道防排烟工程实际,采用fds构建集中排烟隧道模型,通过对不同火灾工况下隧道内顶隔板处和2m高处温度、烟气蔓延、排烟道及排烟阀处烟气流速等的定量分析,获得了单向和双向集中排烟模式对排烟效果的影响规律。结果表明:30mw和50mw火源功率时,双向排烟顶隔板下方最高温度比单向排烟分别高出200℃和450℃,两种情况下行车道2m高处温度分布相差不大;双向排烟模式下的烟气蔓延范围比单向排烟大;单向排烟下排烟阀处烟气流速按照离排烟风机由近至远递减,且靠近风机的排烟阀流速大于10m/s。

为了研究隧道火灾半横向排烟对烟气排放效果的影响参数,同时为半横向通风排烟下隧道火灾烟气蔓延情况的系统性研究提供试验数据支持,建立缩尺比例为1:10的水平模型隧道开展火灾试验,并对火灾半横向排烟时排烟阀和排烟道内的烟气流动进行理论分析。结果表明,水平公路隧道半横向排烟情况下,理论分析得出的排烟阀处烟气流速与模型试验结果基本吻合;在火源附近,冷空气与高温烟气掺混较少,温度较高;在靠近风机处,排烟阀烟气流速较大,但同时因远离火源,热量损失和掺混冷空气较多,因而温度较低;排烟阀开启个数、间距、单个面积以及排烟阀离风机的距离,均会对半横向排烟系统的排烟效果产生影响。

随着城市化进程的加快，许多城市开始兴建地下商业建筑，地下商业建筑防火问题越来越受到人们的关注。由于地下商业建筑的建构特点与地面建筑有很大的差异，其建筑结构的封闭性强，通风排烟差，因此更容易带来火灾隐患。本文主要从地下建筑烟气控制方法以及烟气控制具体方案展开深入的探讨。

以淮南市某地下商业街其中一防火分区为研究对象,采用模拟软件fds进行了火灾烟气控制的数值模拟,对顶棚机械排烟条件下,排烟量和送风比对室内火灾烟气有效控制的影响进行了研究,模拟分析结果表明,在顶棚机械排烟时,排烟量对室内烟气控制的影响较大。当排烟量为115m3/(m2·h)时,可以达到很好的烟气控制效果,送风比对此的影响较小;当排烟量和送风比过大时,使室内烟气紊流加剧,火场情况混乱。研究结果为此类狭长型地下建筑火灾的控制和人员疏散提供参考。

根据我国现有高层建筑所采用的主要防排烟方式,采用cfd的方法完成了火灾时烟气的不同控制模式的模拟,并对不同的防排烟模式的模拟结果进行比较。结果表明当采用走道排烟加前室门设置空气幕或前室和楼梯间的加压防烟时,其烟气空气效果基本一致,均不能满足整个建筑的安全疏散时间的要求,但空气幕防烟较加压防烟所需新鲜空气量更少,能有效防止火灾的进一步扩大和控制烟气扩散。当采用空气幕加前室或楼梯间加压的组合防烟时,能较好的控制烟气的扩散,满足安全疏散时间的要求,即可以用空气幕和加压的组合来代替传统的前室和楼梯间加压的防烟方式。本文的研究成果可以为合理的设计高层建筑火灾时烟气的控制方式提供了一定的理论依据。

[文章编号]100228528(2009)0720016205 高层建筑火灾烟气控制模式的数值分析 靖成银,何嘉鹏,周　汝,许小磊(南京工业大学城市建设与安全环境学院,南京210009) [摘　要]根据我国现有高层建筑所采用的主要防排烟方式,采用cfd的方法完成了火灾时烟气的不同控制模式的模 拟,并对不同的防排烟模式的模拟结果进行比较。结果表明当采用走道排烟加前室门设置空气幕或前室和楼梯间的加压防 烟时,其烟气空气效果基本一致,均不能满足整个建筑的安全疏散时间的要求,但空气幕防烟较加压防烟所需新鲜空气量更 少,能有效防止火灾的进一步扩大和控制烟气扩散。当采用空气幕加前室或楼梯间加压的组合防烟时,能较好的控制烟气的 扩散,满足安全疏散时间的要求,即可以用空气幕和加压的组合来代替传统的前室和楼梯间加压的防烟方式。本文的研究成 果可以为合理的设

结合某集中排烟隧道通风设计,通过cfd模拟,分析了排烟风口形状、风口间距对烟气控制效果的影响。模拟结果表明,集中排烟系统能获得良好的烟气控制效果;排风诱导风速随着火灾热释放速率的增大、排烟口下游烟气扩散范围的缩小而增大;热释放速率、烟气扩散距离一定时,排烟风口形状由正方形变为横向矩形布置、增大风口间距,均可以有效降低诱导风速。在数值模拟的基础上,得到了适合工程应用的量纲一准则关联式,并对隧道集中排烟系统进行了优化设计。

风口特性对集中排烟隧道烟气控制效果的影响——结合某集中排烟隧道通风设计,通过cfd模拟,分析了排烟风口形状、风口间距对烟气控制效果的影响。模拟结果表明,集中排烟系统能获得良好的烟气控制效果;排风诱导风速随着火灾热释放速率的增大、排烟口下游烟气扩散范...

针对实吊顶以及镂空率格栅吊顶装修形式的典型地铁车站站厅,采用大涡模拟的方法计算出不同镂空率吊顶在不同火源功率下的烟气层高度,分析评估镂空吊顶对烟气层沉降和温度分布。研究结果表明,火灾发生360s内,格栅吊顶的蓄烟作用有助于将烟气层维持在安全高度,且随着镂空率增加维持烟气层在安全高度的效果越明显。但是镂空吊顶上方由于烟气温度较高,容易对吊顶内的各类设备产生危害。

为了解不同通风方式下隧道火灾烟气的运移情况,开展了管道热烟实验；进行了不同通风方式下火灾烟气运移的数值模拟；分别采用理论计算和数值模拟方法得到了不同火源热释放速率的纵向临界风速。结果表明:纵向风速较小时管道中的烟气呈现层状运动,风速较大时烟气分层现象消失；车厢内烟气的温度高于车厢外相同高度的烟气温度；采用数值模拟得到的临界风速低于弗洛德临界模型的计算结果；相同火灾功率时压入式通风临界风速比抽出式通风临界风速略小。当隧道内产生速度不小于2m/s的纵向风时,可将烟气限制在火源的下游隧道。

本文通过对地下建筑火灾烟气的特点和相关的危险性进行的分析，指出了地下建筑防火的关键因素是有效控制烟气排出。在地下建筑的防火措施中，要切实做好有效、稳妥的排烟、防烟的各项措施，从而达到能真正有效地杜绝地下建筑发生火灾的隐患的目的。

通过对地下建筑火灾烟气的特点及危险性分析,指出控制烟气流扩散是地下建筑防火的重点问题。从重视火灾的预防与扑救初期火灾角度出发,提出在地下建筑中应实施合理的防烟、排烟措施,以达到地下建筑防火、防烟和安全使用的目的。

总结国内外隧道火灾纵向通风排烟下抑制烟气回流临界风速的研究现状和规范规定。通过fds数值模拟和缩尺寸模型试验对临界风速与隧道坡度的关系进行对比分析,得出结果认为,数值模拟和模型试验结果基本符合;在同一个坡度下,纵向通风速率与回流长度近似成线性关系;当坡度为零时,抑制烟气回流所需临界风速较大。

利用火灾动力学模拟方法,对地下一层地铁侧式车站列车火灾的烟气蔓延规律和排烟效果进行了模拟研究。首先生成了地铁车站的三维模型,基于通风排烟系统的事故运行方案,对列车火灾烟气扩散过程、气流组织模式和烟气参数进行了计算模拟。模拟表明:排烟系统启动后,中间隧道的两端向内形成了大于5m/s的流速,屏蔽门处流速为站台流入隧道,可有效阻碍烟气进入站台区域,烟气排放主要通过车站轨顶风口排放,烟气在500s左右进入站台,排烟系统有效减缓烟气在站台的下降时间,为列车内乘客疏散提供了可用的安全疏散时间。

对有自然通风的建筑物通道-单室内的火灾烟气运动进行了数值模拟,给出了烟气温度、速度和组分质量分数的分布。模拟得到的烟气温度场和速度场在火源区及火源以外的其它区域均与实验数据相符合,预报出了二氧化碳与氧气浓度的分层分布。在所研究的释热率条件下,通道-单室内的火灾处于燃料控制状态。

多层建筑火灾烟气运动的数值模拟——摘要:阐述了烟气运动的数学模型,应用cfd技术对多层建筑火灾产生的烟气运动进行了模拟,分析了烟气的运动状况,初步论述了cfd技术的优缺点。　　关键词:烟气流动;数值模拟;cfd　　1建筑火灾烟气的扩散路线　　...

火灾烟气是导致多层建筑火灾中人员伤亡的主要原因。结合多层建筑的实际情况,利用缩尺度模型实验楼模拟多层建筑火灾的典型情况,对其火灾烟气自火源产生后的运动特性进行实验研究。结果表明,烟气沿程由于热交换温度不断降低,会迅速达到顶部楼层并立即沉降,而且不同工况条件下所包含的有毒成分浓度随着火源温度的升高而上升。实验结果的分析能够较好地符合实际火灾的一些典型调查结果。

发生在各种长通道内的建筑火灾受到人们越来越多的关注。研究此类火灾烟气运动的特点,对于发展火灾烟气控制技术,减少烟气对人员的伤害具有重要的意义。应用场模拟方法,对有自然通风的建筑物通道内的火灾烟气运动进行了数值模拟。模拟得到的通道内烟气温度的分层分布与实验数据基本相符合,烟气对环境空气卷吸量的计算值也与已有经验关系式的结果相一致。利用数值模拟还研究了释热率对通道内火灾烟气运动的影响。结果表明,在有自然通风的条件下,释热率的增大对通道上层热烟气的温度和速度有较明显的影响,导致火灾的危害性变大。

阐述了烟气运动的数学模型,应用cfd技术对多层建筑火灾产生的烟气运动进行了模拟,分析了烟气的运动状况,初步论述了cfd技术的优缺点。