基于FDS地铁直线盾构隧道火灾温度探测模拟研究

以北京地铁运行的盾构型隧道为研究对象,利用FDS(Fire Dynamics Simulator)火灾动力学模拟软件进行计算.在不同工况下,对不同热释放速率的火源分别进行探测模拟.通过计算结果,总结在不同位置温度随时间的上升规律.分析不同位置在不同时间段的危害性,为安全逃生提供参考.     

在建建筑火灾轰燃数值仿真研究

为研究在建建筑特殊火灾的轰燃现象,建立火灾能量守恒方程,基于燕尾突变理论确定突变势函数,计算出在建建筑火灾轰燃时上层烟气的临界温度。利用模拟软件FDS对在建建筑不同施工场景进行仿真模拟,得到火灾特征参数值。结果表明：不同施工阶段的火灾可燃物不同,发生轰燃的时间点不同;随着通风风速的增加,火灾热释放速率增长逐渐放缓,烟气可见度增长加快,一定的通风速度有助于提高排烟效率;不同火源位置火灾特征不同,狭窄空间更容易发生轰燃,未封闭楼梯间处烟囱效应明显。     

自动喷水灭火工作过程的数值模拟比较

为了研究自动喷水灭火系统与火灾相互作用的规律,利用IS09705火灾标准试验间,对火源和室内外温度相同的条件下,只有火源燃烧无喷淋作用及火源偏置有喷淋作用2种情况进行了试验研究.并以实验结果作为参照对象,分别用场模拟和双层区域模拟方法对火灾房间内的热释放速率和设定温度点的温度变化情况进行了数值模拟和规律性分析.2种数值模拟计算与实验结果对比表明,场模拟和区域模拟均可较好地预测喷淋系统的工作状态.对于自动喷水灭火系统的工程应用和研究,用数值模拟方法是可行的,而且效率较高.     

矿井火灾烟流滚退距离的数值模拟

根据质量、动量、能量和组分守恒原理建立了考察烟流滚退距离的数学模型，并采用计算流体力学方法进行了数值求解，求解结果与试验结果基本一致．以一个大规模火灾为例，考察了不同通风风速和火源热释放速率对烟流滚退距离的影响．结果表明：烟流滚退距离随通风风速的增加而显降低，随火源热释放速率的增强而不断增长且在低热释放速率时增加幅度较大。     

细水雾灭火影响因素改变对受限空间燃油热释放率的影响

研究细水雾灭火影响因素,包括改变油盘相对于喷头水平偏移距离、油盘与喷头垂直距离、油盘面积、预燃时间及喷头压力等.在全尺寸热释放率试验台的基础上,搭建不同油盘空间位置,细水雾条件下油池火燃烧实验台,研究了受限空间内细水雾对乙醇燃烧过程中热释放率的影响.结果表明,对于每个偏移距离存在一个最佳灭火位置,在此位置下,细水雾对热释放率的抑制效果最好;乙醇热释放率峰值随油盘面积增大而增大,随着细水雾喷头压力增大而减小;乙醇预燃时间越短,细水雾降低火源热释放率效果越好.该研究为受限空间内细水雾灭火设计提供了依据.     

车门状态对地铁车厢火灾烟气浓度的影响

利用FDS(Fire Dynamics Simulator)火灾动力学模拟软件对北京地铁B型车厢进行火灾模拟,得到车厢顶部烟气浓度随时间的变化规律.在不同火源类型、火源位置、送风口速度情况下,车门开启时车厢顶部各测点的烟气浓度均高于车门关闭时.车厢顶部烟气浓度随车厢送风口速度增大而减小.     

ISO 9705标准房间热释放率实验研究

为获得可燃物燃烧的热释放率，详述了基于耗氧原理在ISO9705标准火灾试验房间内测量燃烧热释放率的整套实验系统，然后利用该系统发别测量了普通用为装修房屋的胶合板，沙发以及二者共存时的燃烧热释放率，实验结果与文献中的热释放率曲线相比较有很好的重合性，表明我国目前已有能力进行大尺度火灾热释放率的测量工作，试验的成功填补了我国在该方面实验研究的空白。     

矿井火灾火源燃烧特性的实验研究

首先介绍了用锥形量热计测定矿用可燃物燃烧特性的测试方法 ,并对几种不同类型的矿用输送机胶带及木材进行了对比实验 .实验结果表明 :非阻燃的输送机胶带释热速率最高 ,阻燃输送机胶带产生的毒气危害性最大 .针对井巷网络火灾的特点 ,还对通风巷道中的火源燃烧特性进行了研究 ,介绍了在中国矿业大学矿井火灾综合模拟实验系统中进行的网络火灾线火源的火焰蔓延速率、温度分布及火源燃烧带对节流作用的影响的实验结果     

大风速下火源横向位置对缓坡隧道烟气特性的影响

隧道火灾中,火源位置往往是不固定的。对于具有一定坡度的隧道,由于其特殊的建筑结构,一旦发生火灾,造成的危害相比其他类型的火灾要大得多。本文基于FDS软件对缓坡隧道进行了模拟分析计算,研究火源横向位置对隧道顶棚烟气分布、人体平均身高1.6 m处烟气速度流场矢量分布和顶棚烟气沿程温降分布规律的影响,并且与水平隧道的数值模拟结果对比分析。结果显示:隧道内顶棚烟气随火源与隧道壁距离的减小,由V型对称运动转为不对称的S型运动,火源一侧的流场趋势由正S型变为反S型,缓坡隧道较为明显,顶棚烟气温度沿出风口均是呈指数型减小,温降系数随火源与隧道壁距离的减小而增大,顶棚低温区逐渐向隧道壁靠近且范围逐渐增大,水平隧道的低温区范围比缓坡隧道要大。     

扁平型空间内火灾顶棚射流温度特性

为研究扁平型空间火灾顶棚射流特性,在一长15 m、宽11 m、高4.6 m的扁平空间内进行了实验与数值模拟,空间内强制通风对火源热释放率为100~500 kW的火灾顶棚射流温度变化影响。研究发现了空间内通风、障碍物和门开口都会对顶棚射流温度产生扰动;通风对顶棚射流降温作用在火源热释放率小于200 kW的火灾场景和远离火源的区域更明显,而通风对上壁面附近最高温度所在位置并没有明显的影响;同时,通风并未改变顶棚射流以近似指数形式降低的规律,但会加速温度的下降速率,可使温度衰减系数最大提高近2倍。     

全盛期隔间内火灾温度发展模型及其应用

对国际上几次大型火灾试验的数据重新进行了分析,发现全盛期火灾温度的发展可由最高气体温度Ｔｇｍ和持时τ较好地确定。在此基础上,建立了全盛期隔间内气体温度的发展模型,该模型物理意义明确,较全面反映了以往的研究成果。文中还对混凝土构件在标准加热条件下的等效曝火时间进行了分析,并建立了简洁的表达形式,按热荷等效和损伤等效两种方法的缫具有较好的一致性。     

液相对流运动对中等尺度池火燃烧速率的影响

为分析液相对流运动对中等尺度池火燃烧速率的影响,对池火的液相区域进行研究。采用基于气液双向耦合的三维数值模型对池火进行预测,使用大涡模拟方法求解气相区域;通过直接数值模拟求解液相流动,同时考虑浮力效应和马兰戈尼效应;使用共轭传热方法及蒸发模型求解气液两相间的传热传质。用不同燃油池直径、燃油厚度以及燃油种类的池火实验对模型进行验证。研究结果表明：提出的模型能够准确预测中等尺度池火的燃烧速率,预测误差低于3%;在池火发展阶段,忽略马兰戈尼效应和浮力效应导致液相最大流速下降34.3%,液面温差增大70.1%,燃烧速率预测误差增加11.2%;在池火稳定燃烧阶段,浮力效应及马兰戈尼效应对瞬时燃烧速率的影响较小;随着油池直径的增加和深度的降低,浮力效应对燃烧速率的影响逐渐降低;考虑薄层油池液面的下降过程因素能够降低19.2%的燃烧速率预测误差。数值模拟中,考虑液相对流运动及液面下降过程有助于提高中等尺度池火燃烧速率的预测精度。     

常见可燃物燃烧特性实验与数值模拟研究

基于室内常见可燃物的实际火灾危险性研究的重要性，利用锥形量热计对室内常见木材、聚氯乙烯（PVC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料在50kW／m^2辐射能量条件下的点燃性能、热释放性能、烟气毒性及烟气的减光性进行了实验研究．使用火灾区域模拟软件CFAST对单个房间内这几种可燃物的实际火灾危险性进行了对比分析，结果表明：PVC和PMMA的点燃时间低于木材，而其平均热释放速率、最大热释放速率、总释放热量、平均有效燃烧热、平均质量损失速率、平均比消光面积等指标均高于木材；PVC具有较高的减光性和CO生成率．PVC和PMMA的综合火灾危险性高于木材，而PMMA的综合危险性远高于其他几种可燃物。     

油池火下横隔梁对多肋钢筋混凝土T梁桥温度场的影响

基于油池火焰蔓延特性,探究了火灾下横隔梁对多肋钢筋混凝土T梁桥温度场的影响。理论分析了T梁底火焰蔓延总长度与热释放速率间的无量纲关系,用FDS建立4种火灾场景的流体计算模型,分析T梁边界温度时空分布规律,将FDS计算结果加载到T梁桥有限元模型上,计算截面内部温度场。结果表明：在开放空间,T梁底火蔓延与无量纲热功率之间的线性比值大于封闭空间的2.58;横隔梁有效降低了火焰邻近区域的温度,在顺桥向将T梁边界温度场分成4个区域,各分区间温度比无横隔梁时分别降低9.7%、41%、56.8%。说明横隔梁限制了热传递,使火源直接作用的梁构件温度梯度梁肋中部提高33%,梁底提高13.3%,翼板底提高5%。     

Fire behavior of mining vehicles in underground hard rock mines

The results from a number of investigations and fire experiments are presented and analyzed in order to characterize the fire behavior of mining vehicles in underground hard rock mines. The analysis also includes fire safety and fire protection measures with respect to the mining vehicle fire behavior.Earlier studies on fires in underground hard rock mines have shown that vehicles or mobile equipment are the dominant sources of fire. A better knowledge about the fire behavior of vehicles in underground hard rock mines is therefore needed. During the analysis the direction and flow rate of the ventilation in a drift was found to have a significant impact on the fire behavior, causing for example flame tilt with rapid fire spread. The shielded sections of a vehicle will be less affected by the ventilation flow resulting in for example a decreased flame spread. It was also found that spray fires may result in considerable heat release rate but are generally of shorter duration and will not make any significant contributions to the overall heat release rate of the fully developed vehicle fire. The fire duration of a loader tire from a full-scale fire experiment was found to be at least 200 min and will largely determine the total fire duration of the vehicle. A different scenario with different conditions with for example a slower flame spread resulted in an even longer fire duration. The radiative and convective fraction will be a key factor when determining the heat transfer mechanisms involved in a fire and will vary from material to material.Calculations show that the radiative fraction of the tire fires on two mining vehicles is significantly lower than found in earlier experiments. The design and construction of the mining vehicle will have an important impact on the fire behavior and could possibly mitigate the consequences of a fire and allow fire personnel to extinguish a fire that otherwise would have had a too high heat release rate.     

小汽车火灾试验研究

详细介绍了汽车火灾试验的准备过程、图象摄录与分析方法 ,以及火场温度、火灾热释放速率等参数的测定方法 ,获得了试验条件下火场温度和热释放速率等随时间的变化规律 .试验表明 ,汽车起火后前 1 5 min内是人员安全逃生和灭火救灾的最有利时机 .     

火焰与烟气层热辐射的实验与蒙特卡洛法模拟

高温烟气层和火源的火焰是火灾房间内的主要热辐射源．对多种尺寸房间内的热烟气层,分别采用蒙特卡洛法和理论计算法,求出了室内热烟气层对地板上的微元面、地板面和墙壁的热辐射通量,采用实验与蒙特卡洛法分别测量和计算出柴油油池火焰的热辐射通量．结果表明,蒙特卡洛法计算出的热辐射通量与理论计算值之间的相对误差可控制在5％以内,为保证较高的精度,计算时需选择较大的能束数,并且辐射面之间的面积比不宜过大．采用圆柱形火焰假设计算出的热辐射通量与实验值具有相同的变化趋势和数量级．     

矿井火灾中火场能见度的估算方法

从火灾烟气减光性的定义及其描述参数出发，推导建立了矿井火灾过程中风流速度、烟气中毒性气体体积浓度与火源热释放速率及能见度的关系式，并提出了矿井火灾过程中火场能见度的简单估算方法．结合输送机胶带燃烧性能的锥形量热计实验结果，计算出当火源热释放速率按断bt^2发展变化时CO，CO2的体积浓度及对应的火场能见度．另外还计算了火场能见度为5m和10m时所必需的风速．计算结果表明，利用能见度指标计算出来的通风风速可保证烟气中CO，CO2的浓度远低于人的安全极限．