典型矿井巷道外因火灾烟气运移规律及主要影响因素

对当前国内外常用的建筑火灾烟气运动的数值模拟方法进行了综合分析,阐述了各种数值模拟方法的主要思想,介绍了基于各种模拟方法火灾模拟软件的发展现状;讨论了各种数值模拟方法的特点与不足,指出了各种方法的适用范围,提出今后一段时间内我国建筑火灾烟气运动数值模拟的发展方向.

通过在地铁站台进行的火灾实体试验,对车站各种空调通风条件下棉绳阴燃火与聚氨酯明火的烟气速度、温度进行监测与分析,研究地铁中具有格栅镂空吊顶的车站站台在不同空调通风工况下火灾初期烟气运动的规律。多点风速探头和温度记录探头设置在火源正上方以及在距火源水平距离约2m远的4个位置,分别设置在镂空格栅吊顶的上方和下方。在空调通风工况下,送风对烟气的上升有不同程度的抑制作用,一定程度上延长了火源的燃烧时间。对于阴燃火源,烟气温度的降低导致烟气很难升至吊顶上方。

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。

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。

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。

从紧靠建筑的坡地对烟气流动的作用、烟气分布特性等方面分析不同坡度的坡地对建筑烟气流动的影响,得到不同楼层窗口温度变化及着火层室内烟气层高度变化。提出此类建筑火灾烟气的控制方法、工程实践中存在的问题,提出提高建筑消防安全性的措施。

研究了纵向风对通道火灾热分层和烟颗粒分层特性的影响.纵向风可能使通道内的分层流出现kelvin-helmholtz流动不稳定性,并导致烟颗粒向下部空间扩散;当纵向风较大时,烟气层的热分层稳定性被破坏,导致烟颗粒与冷空气出现强烈掺混,烟颗粒层显著变厚.通道火灾的热分层和烟颗粒分层特性与froude数或richardson数关联紧密.实验初步得到了出现kelvin-helmholtz流动不稳定和热分层不稳定的临界条件.

分析得出火灾产生烟气的速率较关闭门窗的渗漏空气量大得多；分析了影响火灾烟气扩散的各种压力作用机理，特别提出了燃烧过程好象一台不断运转的小型“风机”，燃烧过程产生的浮力和膨胀力为高温烟气沿顶棚扩散、沿外窗外逸提供动力，并指出火风压不能简单的用空气柱重量差计算；利用流体力学能量方程理论，分析了5种情况火灾房间的压力变化和火灾烟气泄出的情形；得出了火灾烟气可能出现的扩散形式，图4，表3，参8。

地下建筑发生火灾时,烟气对人员的危害十分巨大。对地下建筑烟气流动规律、人员的安全疏散及其防排烟措施进行了探讨。

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。

在火灾烟气迁移和机械加压补风的理论研究基础上,基于fds火灾模拟软件的大涡模拟(les)及smagorinsky亚格子尺度模型对某大学宿舍楼进行实体建模。危害性气体co在水平方向上的体积分数演变非常相近,火源处产生的危害性气体成分能够沿着水平方向传播到远距离处而自身体积分数的变化很小,co的体积分数峰值随高度呈现明显的阶梯变化。数值模拟结果证明,火灾中大量的人员都死于远距离处的主要原因可能是吸入了大量迎面而来的(而不是身后面赶上的)烟气中危害性气体co,由此对建筑防火结构设计中针对高层建筑火灾烟气迁移问题提出了改进意见。

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。

通风控制下的建筑物火灾具有很大危害性。对受通风控制的建筑物通道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。将模拟结果与燃料控制下通道内火灾烟气运动的计算结果进行了对比,揭示了不同燃烧状况下通道内烟气运动与火蔓延的特点。

系统地介绍了建筑火灾烟气运动的各种数值模拟方法。将收集到的59种建筑火灾模型分为4大类,包括9种网络模型、32种区域模型、15种场模型及3种复合模型;从理论角度阐述了各类模型的计算方法,着重介绍了其中有代表性的几个模型;提出复合模型是未来模型的发展方向。为初涉建筑火灾烟气运动数值模拟的研究人员提供了思路。

利用火灾科学国家重点实验室的模型实验楼,对多层多室建筑室内火灾时,烟气运动过程的规律进行研究,实验过程主要对烟流成份、温度、气压差和烟流速度等进行测量与分析,并基于国家标准“工作场所有害因素职业接触限值(gbz2-2002)”对烟流成份对人的危害情况进行分析.结果表明:多层多室建筑火灾时,着火源点垂直高度上温差最大,随着烟流蔓延和扩散,烟气层温度基本趋于一致.对于木垛火灾和煤油火灾,最先超过一般人的生理极限的主要成份是so2,co和co2,其次是no和no2.多层建筑火灾过程中,由于烟流的气压差波动幅度及频率较大,容易导致烟流在流动过程中充分蔓延到所流经通道的每一个空间,使人员避灾难度加大.

基于性能化防火思想,采用数值模拟方法,针对某大跨度大空间工业建筑内可能出现的火灾场景进行模拟和分析,研究评价了火灾烟气的输运情况,通过比较不同防排烟设计方案的计算结果,对此类建筑的消防安全进行评价,得出了一些对建筑消防安全设计有用的结论。

建筑物发生火灾时,因火灾而伤亡者中大多数为烟害所致。高层建筑中由于存在“烟囱效应”的作用,烟气更容易向上迅速蔓延,而不同的开口状况将影响这种蔓延速度。本文阐述了多层建筑火灾烟气运动的数学模型及数值方法,应用phoenics3.5对多层建筑火灾产生的烟气运动进行了模拟,分析比较了不同开口状况下火灾烟气的运动状况;同时,初步论述了phoenics用在建筑火灾烟气运动的数值模拟上的优点和可行性,以及用它来模拟不同开口状况下多层建筑火灾烟气运动的实用性。

为了解高层建筑物内火灾烟气在垂直方向的运动规律,使用fds4.0测定了典型高层建筑物在防火门的开启状态下各层楼梯间及走廊中火灾烟气的温度和co,o2等气体的浓度变化情况。模拟结果表明:中和面以上各层危险性随高度增加而增加,中和面以下各层则以靠近火灾层而危险性增加,中和面附近各层危险到来时间相对滞后,同时随着火灾的发展,中和面有下降的趋势。

纵向通风对隧道火灾烟气层结构及竖井排烟的影响机制研究