室外风对高层建筑主体施工期火灾烟雾 扩散影响分析

为探究主体结构施工期高层建筑发生火灾时在不同风速与风向影响下,建筑物内部烟气的蔓延规律及温度、速度和一氧化碳浓度变化,运用Pyrosim火灾软件模拟分析不同工况下某高层住宅楼主体结构施工期的火灾情形,结果分析得出,当某侧室外风风速越大时,着火源附近温度会随之降低,烟气蔓延速度会增加,在楼梯间内的一氧化碳浓度会降低,风速影响会延缓竖井结构内烟气蔓延至顶层处的时间;对此高层住宅楼工程,得出在西侧风影响下火源附近处烟气温度最高,而北侧室外风对楼梯间处烟气速度影响最明显。     

室外风对工业建筑室内燃气泄漏火灾影响的数值模拟

目的分析两种燃气流量下不同室外风速对工业用燃气泄漏火灾蔓延的影响，为火灾发生时的灭火救援及人员逃生提供理论指导．方法使用标准κ-ε湍流模型和非预混燃烧模型，将室外风速从0．1m／s逐渐增加到4．5m／s，对工业建筑物室内燃气泄漏火灾的蔓延情况进行数值模拟．结果选取距地面2m水平截面的中心点和在房间中面对房间出口门框右上角一点作为测点，得到了不同边界条件下火场内两测点的温度及烟气组分浓度的实时曲线，并对结果进行了对比、分析，结论对于有室外风流参与的工业燃气泄漏火灾，风速越大，室内温度及CO2量提升的也就越快，火灾烟气蔓延将呈现特殊的规律性，对火灾中人员生命安全造成很大的威胁．     

地铁站厅至站台楼梯口风速对火灾烟气运动的影响

地铁车站站台发生火灾,连接站厅与站台的楼梯口保持一定风速,可阻挡烟气向站厅蔓延并为人员疏散提供诱导气流.为研究楼梯口风速对车站火灾烟气运动的影响,试验对不同排烟模式下楼梯口风速进行测量,建立数值计算模型进行模拟.结果表明:火灾场景下楼梯口风速大于无火源场景下风速,因此常规楼梯口风速校核设计方法由于没考虑真实火灾情况下各种因素的复杂作用,需进一步改进;楼梯口附近起火,烟气易从挡烟垂壁溢出向站厅层蔓延,站台火灾时站厅层为送风状态,存在溢出烟气时站厅层烟浓度可增至大于站台层;站台公共区着火,增开隧道风机,能够增加楼梯口风速,但由于对流场的扰动,破坏了烟气分层,使烟气充填区域增大,因此,防排烟系统设计中科学组织烟气流动、合理控制烟气运动路径与控制排烟量同等重要.     

公路隧道火灾时纵向通风排烟下临界风速问题探讨

烟气回流(Back-Layering)是隧道火灾在纵向风作用下的一种特殊烟气蔓延现象,抑制烟气逆流的临界风速一直是隧道火灾研究的一个热点。本文在分析国内外对纵向通风排烟下临界风速问题研究现状和规范规定的基础上,通过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研究,对它们的结果进行对比分析,为公路隧道火灾时纵向通风排烟管理提供参考。     

内廊式建筑火灾外部烟气蔓延规律

为了探究内廊式建筑火灾外部烟气蔓延规律,以某内廊式建筑为研究背景,通过数值模拟研究不同火源特征参数下外部烟气的形成机理及蔓延规律.研究发现：火灾前期,室内烟气会发生溢出形成外部烟气,在临近上层走廊重新进入室内,导致温度在短时间内显著增大,随后外部烟气逐渐减少,温度逐渐降低并保持稳定;当火灾规模较小时,火源位置变化对外部烟气蔓延的影响不显著,火灾规模较大时,火源位置存在明显的危险区段：火源处于该区段中,外部烟气的影响程度显著增大,在区段外影响程度较低,危险区段为距离通风口4.5~6.5 m;临界风速可以作为判断烟气是否溢出的有效判据,当室外补风气流速度大于临界风速时,烟气发生溢出形成外部烟气,反之则不会形成.     

排烟方式对火场人员疏散影响的数值模拟

针对建筑火灾中烟气的危害特点,利用商业计算流体软件PHOENICS,分别对无排烟措施、自然排烟、机械排烟等三种常见的建筑火灾后的排烟方式进行烟气流动规律的模拟研究.得出:火灾后,自然排烟和机械排烟在一定程度上都能将着火房间的烟气、热量排出室外,降低着火房间的烟气浓度、温度和压力.机械排烟形成的微负压使得火场烟气不易向外扩散,同时增加近30s的疏散时间,排烟效果明显更利于火场人员的安全疏散.本文计算机场模拟的结果符合单室烟气的蔓延机理,证明了使用计算流体力学技术对火灾现象进行数值模拟是可行的,可用于指导建筑火灾的扑救和火场人员的安全疏散.     

地铁站台煤油火灾烟气蔓延的数值模拟

以沈阳地下铁路工程为例,利用计算流体力学的SIMPLE算法,在5种防排烟方式下,对地铁站台煤油火灾烟气的蔓延情况进行数值模拟．选取距地铁站台地面2m平面上,两楼梯口中心点作为测点,得到了不同防排烟情况下测点温度及CO2摩尔分数的实时曲线,及地铁火场温度和CO2浓度场云图,分析不同的防排烟方式对地铁站台煤油火灾烟气蔓延情况的影响．模拟结果表明,当仅使用机械排烟时,排烟口位置不同,排烟效果相差不大．加压送风系统与机械排烟同时使用,能有效遏制烟气蔓延,并出现周期性衰减的情况;远离火源的楼梯口可作为更加安全的疏散通道．     

利用大涡模拟研究地铁区间火灾的烟气扩散

为了对地铁区间发生火灾的危险性进行评估和分析,建立数学模型并运用大涡模拟方法对具有代表性的北京地铁环线积水潭—鼓楼区间隧道在列车发生火灾情况下的烟气扩散情况进行研究.通过数值模拟研究得到了隧道内排烟风机不同开启状态下不同高度的烟气质量浓度的分布、烟气在隧道内的水平扩散距离和水平扩散速度.另外,通过对临界风速的计算和隧道风速的模拟来验证积鼓区间隧道排烟风机抑制烟气扩散的效果.研究结果表明,所安装隧道排烟风机在5MW火灾场景下可以使内环隧道风速达到临界风速要求,能够控制逃生路线上的烟气层安全高度.模拟结果可以为地铁区间隧道的改造及人员疏散方案提供相关参考.     

城市隧道火灾组合式排烟特性研究

通过1/20小尺寸模型实验对城市隧道火灾组合通风排烟方式下的排烟特性进行了研究.通过对不同纵向风速和不同排烟量下温度和烟气实验结果的分析,表明隧道的顶部排烟量越大,烟气层下降越慢,越有利于隧道内的人员疏散,但是排烟量的增大对降低隧道顶部温度效果不大.根据实验结果可知,对于组合通风方式下的隧道火灾,应先打开顶部排烟口进行排烟,然后开启火源上游风机进行纵向通风,纵向通风风速应控制在临界风速左右.     

大型地铁换乘车站站厅火灾的排烟模式

以某大型地铁换乘车站为研究对象,根据站厅公共区的防烟分区和通风系统设置情况,对开启全部防烟分区和只开启火源所在防烟分区2种站厅火灾排烟模式进行了研究.选用计算流体力学软件FDS,将火源设置在站厅中部区域,建立地铁车站三维模型,采用大涡模拟方法对站厅层的机械排烟效果进行模拟.通过对站厅内烟气蔓延、能见度和补风风速的分析结果表明:开启站厅全部防烟分区进行排烟可以更有效地控制烟气蔓延范围和沉降高度,增加出口的补风风速,实现更好的防排烟效果.     

大空间卷烟制丝车间烟气控制性能化设计

为分析某大空间卷烟制丝车间(长203.9 m,宽72 m,高16.7 m)防排烟设计效果,对其典型可燃物进行实体火灾实验,得到其热释放速率为41.1~98.0 kW/m2,确定其火灾模型为慢速发展的t2火.然后用性能化消防设计的方法、运用FDS火灾模拟软件对其进行数值模拟,结果显示在不同火灾场景下火灾发展到2 400 s时车间2 m高度以下烟气温度、CO浓度均能满足人员生命安全的性能指标,而能见度指标在2 000 s之后低于10 m.多台风机同时排烟是导致烟气较快弥漫的主要因素,高大空间工业建筑设计机械排烟系统时宜划分防烟分区,并考虑分时段分区域启动,划分防烟分区的挡烟垂壁高度不宜小于0.7 m.     

回采工作面下行通风的研究

本文在现场对比实验和相似模型实验的基础上，采用理论分析与实践相结合的方法，研究了下行通风时沼气涌出和分布的规律、降尘和降温的效果与机理、发生外因火灾时风流的逆转规律以及能够抑制采空区自然发火的原因，并全面分析了下行通风的优缺点和存在问题。提出了下行通风的合理使用条件，得出了下行通风时断面最高沼气浓度比上行通风低、沼气层长度比上行通风短、吹散沼气层所需风速也比上行通风小，而且倾角愈大它们之间的差异也愈大的重要结论。研究结果表明，采面使用下行道风后，煤尘浓度可降低２０～６０％，倾角愈大，降尘效果愈好；在相同火势的情况下下行通风本侧风路比上行通风旁侧风路风流发生逆转时所需的温度低、时间短；下行通风能有效地降低采面温度１～５℃，工作面愈长、走向长度愈长、倾角愈大、原岩温度梯度愈大、机械化程度愈高，其降温的效果也愈好。建议修改《煤矿安全规程》时，取消对下行通风的限制。     

不同自然通风方式室内热舒适性研究

采用数值模拟方法对自然下部通风、自然层状通风、自然顶部通风3种自然通风方式室内温度场和速度场进行研究,以获取3种自然通风方式中室内热舒适性,寻求各自然通风方式适用范围.研究结果显示,3种自然通风方式中人体头部与脚踝之间垂直温差均小于5℃,满足人体热舒适对垂直温差的要求.自然下部通风、自然顶部通风在人体呼吸区高度上气流速度分布比较均匀,除进风口以及出风口附近区域其他区域气流速度均小于引起人体不舒适的最低气流速度0.25m/s,基本满足人体热舒适对吹风感的要求.在实际操作中,应根据当地气候条件以及室内不同功能选择合理的自然通风方式.     

真实火作用下圆钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为分析圆钢管约束钢筋混凝土柱在真实火灾下的抗火性能,通过ABAQUS软件建立了有限元分析模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,主要考察参数为火灾升温速率、升温时间以及构件荷载比.真实火灾的温度-时间关系采用欧洲规范Eurocode 1 Part 1-2建议的参数火灾模型计算,并选取了ISO-834标准火灾作为对比.分析结果表明:真实火灾的升温速率越快、升温时间越短,构件的截面温度梯度越大;真实火灾作用下,圆钢管约束钢筋混凝土柱不仅可能会在升温过程中发生破坏,也可能会在降温过程中发生破坏;基于等效曝火时间的方法,将计算得到的真实火灾下耐火极限转换为标准火灾下的等效耐火极限,当真实火灾升温速率小于标准火灾速率时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限小;而当真实火灾升温速率大于标准火灾时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限大,即按标准火灾下进行的设计偏于不安全,建议按照真实火灾进行抗火设计.     

自动喷水作用下地下车库火灾诱导通风模拟

随着城市地下车库的不断修建,地下车库的火灾安全显得尤为重要.目前越来越多的地下车库采用诱导通风系统来控制火灾烟气,为了研究自动喷水作用下诱导通风系统的烟气控制效果,采用火灾模拟软件FDS对地下车库发生火灾时的温度场和开启的喷头个数进行了研究.模拟结果表明采用诱导通风系统,可以使着火车辆上游的烟气大大减少,有利于消防队员从上游进入灭火.同时在诱导通风作用下,喷头启动的个数也大大减少,从而使自动喷水系统能够保持正常工作.     

某高速公路桥梁火灾事故的数值模拟研究

首先介绍了火灾事故基本情况,然后利用数值模拟技术对整个火灾过程进行了数值重构。计算结果分析发现数值模拟结果基本符合现场勘查情况。环境风对现场的温度场和烟气流动影响明显。燃料的流淌火特性导致火灾蔓延至桥梁支座底部,造成较为严重的混凝土爆裂现象,对桥梁的力学损伤比较严重,尤其是损伤部位在支撑点处。而桥面火灾虽然造成大面积的爆裂,但是爆裂深度较浅,并且上部为混凝土覆盖层非桥梁本身,危害较小。建议桥梁修复时换掉支座底部爆裂严重的片梁,同时对桥面爆裂部分进行常规混凝土修复。本文的研究对桥梁火灾后的检测和修复具有一定指导意义。     

长建筑通道内临界通风速度的实验研究

根据弗劳德准则使用了缩尺模型来研究纵向通风对长建筑通道内火灾烟气的影响．实验中通过燃烧天然气来模拟实际火灾,其功率为0．28～1.32kW．使用气体流量计计量天然气的使用量,用k型热电偶来测量通道内的温度分布,对不同热释放率下的临界通风速度进行了研究,结果表明,无量纲速度与无量纲热量的三分之一次方成正比．     

Numerical simulation and disaster prevention for catastrophic fire airflow of main air-intake belt roadway in coal mine—A case study

Coal mine belt fire develops very rapidly and is difficult to control. If not suppressed quickly, a belt fire could easily lead to airflow disorder and undermine the ventilation system. However, belt fire can be prevented effectively by establishing fire airflow control system. In this work, the 5th belt roadway of Kongzhuang coal mine was taken as the object of investigation, where geometrical models of this roadway were established firstly. Then, based on mathematical model of fire smoke flow, the CO volume fraction, smoke density distribution, air temperature and pollutant velocity vector in the roadway before and after taking airflow control measures were simulated by using Fluent software. It can be known from the simulation that with the normal ventilation status in 5th belt roadway, the countercurrent of smoke does not happen when a fire occurs; the roadway's section is almost filled with CO at 10 m downstream from the fire source, and with air velocity getting stable gradually, the CO concentration reaches about 15 %. After taking airflow control measures, the effect range of temperature field which are harmful to the miners decreases from 69 m to 30 m; and the distance of the roadway fully filled with CO is 5 m farther than that before taking measures. Finally, according to the numerical simulation results and the actual condition of the belt roadway, the warning and automatic remote airflow control system with short-circuit method for the 5th belt roadway was designed to guarantee the safety production.     

A case study on fractal simulation of forest fire spread

This paper relates to the semi-empirical model based on fire field energy balance and the physical model based on land temperature, aiming to provide a practical way of describing fire spread. Fire spread is determined by the characteristics of combustible materials and the agency of meteorological factors and terrains. Combustible materials, such as surface area, have no featured scale, yet the process of forest fire spread contains the self-replicating feature, both of which contribute to the self-similarity of fire spread. Consequently, fire behavior can be described by fractal geometry. In this research, we select Wuchagou forest in Da Hinggan Mountains as the experimental site where a forest fire took place three years ago. The forest fire was detected on low-resolution NOAA-AVHRR images, and fire spread was simulated on high-resolution TM images as another attempt to merge information. Based on remote sensing and GIS, we adopted the method of limited spreading lumping (DLA) to describe growing phenomenon to simulate the dynamic process of fire spread and adjusting shape of the result of fire simulation by the scale rule. As a result, the simulated fire and the actual fire manifest the self-similarity in their spreading shapes as well as the quantitative similarity in their areas.