单洞双线隧道火灾疏散时临界风速实验研究

以青岛崂山隧道为研究对象,搭建中尺寸单洞双线隧道实验平台,研究了列车发生火灾时,不同纵向风速对烟气扩散和人员疏散的影响。实验结果表明,单洞双线隧道发生火灾时,火源上方隧道顶棚区域附近温度最高并向两侧呈递减分布;垂直方向,火源两侧的烟气温度从上至下呈递减分布;在隧道发生火灾时能实现列车人员安全疏散的临界纵向风速为3 m/s。     

岩后隧道火灾内部特征温度影响范围研究

为量化隧道内部发生火灾后的特征温度影响范围,以人眼高度的特征温度（70 ℃）和顶棚高度处的特征温度（334 ℃）作为影响范围界定参数。采用FDS数值模型方法研究了岩后隧道事故中单火源、多火源情况下的温度分布规律。研究结果表明：隧道中心线位置,无论是单火源还是多火源,人眼特征高度处的温度影响范围皆小于顶棚处温度影响范围。多火源时,在相邻火源区域间,人眼特征高度处温度出现明显叠加效应,而顶棚高度处则未出现该现象,但其区域内温度远高于人眼特征高度处,且衰减所需时间更长。以464 m长的岩后隧道为研究对象,30 s后距离第一火源50 m范围内的汽车已经达到可燃温度,360 s后距离第一火源184 m的煤车尚未达到可燃温度。人眼特征高度处烟流叠加区域温度呈现出极不稳定的动态升高,但最高温度较顶棚处低。叠加区域以外,顶棚处温度衰减比人眼特征高度处更为缓慢,但影响范围会持续扩大,受时间效应影响明显。     

无纵向通风曲线隧道和直线隧道火灾烟气特性数值模拟

基于数值模拟的方法,采用PyroSim 软件搭建半径分别为250、300、400、500、600 m 的曲线隧道模型及长度为130.8 m 的直线模型,模拟隧道火灾发生后无纵向通风时的烟气运动,对比分析两种模型中心线上不同高度的烟气温度。模拟分析得到：火灾前期,直线模型中烟气蔓延时基本关于隧道中心线对称,而曲线模型中烟气运动时在上游偏向凹壁下游偏向凸壁;达到稳定状态时,直线模型中火源正上方温度高于曲线模型,无论近火源区还是远火源区,直线模型温度纵向分布关于火源位置均具有很好的对称性,而曲线模型中表现为近火源区波动较大,远火源区温度衰减梯度大于直线模型,1.6 m 高度上游温度衰减梯度大于下游;提出曲线模型中顶棚温度纵向衰减指数模型。     

纵向通风与侧壁开口竖井自然排烟协同作用下烟气运动模拟

为探究山岭隧道火灾烟气运移特性,采用数值模拟的方法,选取两种典型火源功率(20 MW及50 MW),分析不同纵向风速下火源位置对隧道顶棚下方沿程温度分布规律、烟气运移速率及竖井内烟气质量流量的影响规律。研究结果表明,纵向风速低于3 m/s时,不同火源位置时,火源上游沿程温度均随纵向风速增加逐渐降低,而下游沿程温度随纵向风速的增加呈现相反的变化趋势。火源靠近竖井时竖井上游及竖井内的烟气蔓延速度均大于火源发生在竖井远端的情况。火源远离竖井时,竖井内烟气质量流量随纵向通风增大至约2 m/s达到峰值,而火源靠近竖井时竖井内烟气质量流量在纵向风速较低时可达到较高水平。     

水电站不同火源强度烟气运动模拟

应用FDS模拟水电站地下主厂房火灾烟气填充与流动动态过程,分析不同火源强度下烟气分层规律.重点分析火源强度为10 MW时的烟气填充过程、顶棚射流温度和横向烟气温度的变化特点.结果表明,烟气到达某一高度的时间随火源强度的变化服从一阶指数衰减;顶棚射流温度和烟气层横向温度变化具有很强的规律性;下层空气温度不高但浓度相对较高;同一水平面的烟气浓度分布很不均匀,距火源30 m以外处的浓度是距火源中心10 m以内处浓度的2～3倍.     

建筑中庭及周围房间火灾烟气运动规律研究

运用FDS软件对中庭及周围房间发生火灾后烟气填充过程进行模拟,研究起火位置对烟气运动规律的影响。研究结果表明,中庭火源功率大,烟气温度最高。起火点位置越高,顶棚烟气层温度越大;受烟气控制系统及中庭蓄烟作用的影响,烟气层停留在起火层,不会影响下层人员疏散。分析结果对中庭及周围房间消防性能化设计提供参考。     

某钢铁厂主厂房钢结构火灾危险性研究

通过在某钢铁厂主厂房内开展火灾实验,监测厂房内油池火的火焰发展高度、羽流中心线温度衰减规律、顶棚温度分布情况,观测记录烟气流扩散蔓延过程,获取实时数据,得知顶棚钢结构受火灾烟气温度影响情况。结果表明:钢铁厂主厂房发生4 MW火灾时,稳定阶段火焰高度维持在4～5 m,羽流中心线的温度随高度增加而大幅度衰减,火源上方顶棚钢结构附近的温度仅维持在50℃以内,顶棚钢结构的安全性得以保证。     

自然排烟有效性对扁平空间烟气层的影响

针对采用自然排烟方式的扁平空间建筑火灾,采用1∶20缩尺寸模型,研究不同排烟失效模式、火源功率和火源位置等因素对烟气层特性的影响。使用天平记录燃料质量变化并计算火源功率,采用热电偶采集顶棚下烟气层温度数据,研究扁平空间顶棚低温区和高温区的分布特性。试验表明:各工况下燃料质量损失速率变化不大;火源靠近壁面时,高温烟气区占比减少;排烟口和补风口的多种失效模式对扁平空间火灾的顶棚烟气层分布特征影响较小。     

半敞开式白酒库泄漏事故火灾风险分析

运用PyroSim 软件建立某大型半敞开式白酒库的单个防火分区的1∶1 模型,考虑风速的影响,计算火灾发生后的温度场和热辐射场分布,并分析温度和热辐射对罐体及构筑物的影响。结果表明：无风条件下,泄漏点附近和顶棚均处于严重热暴露环境,罐体和顶棚可能发生结构破坏。有风条件下,火焰烟气会得到一定冷却并能较快排放,事故储罐和顶棚的温度均有下降,但气流导致火源燃烧核心发生转移,泄漏点周边储罐遭受的火灾影响增大。热辐射场影响分析显示,现行标准中储罐间最小防火间距略显不足,建议在实际设计中将此距离增加到0.6D 以上。     

机械补风对体育场馆烟气运动的影响

基于FDS研究不同火源热释放速率下的补风口位置和补风量变化对大型体育场馆内烟气运动的影响。结果表明,适当提高补风量能够延缓烟气层下降速度,使场馆内达到的最高温度降低;补风口位于场馆下部时,顶棚区域所能达到的最高温度较低,烟气层下降速度较慢。此外,在实际烟气控制系统设计时,应注意补风气流不宜对火灾流场造成较大的扰动。     

防烟空气幕在隧道火灾中的试验研究

为研究防烟空气幕在隧道火灾中的挡烟效果,在应急管理部四川消防研究所隧道试验基地开展了一系列1 MW和2 MW的全尺寸火灾试验,分析了隧道内温度以及氧气的分布情况。试验结果表明:防烟空气幕能有效控制烟气蔓延;火源功率越大,火源附近氧气体积分数越小;空气幕出流风速越大,隧道内氧气体积分数越大,聚积在火源上方顶棚处烟气量越少,顶棚处温度越低。     

高海拔隧道火灾烟气及温度场数值模拟研究

采用FDS 建立典型双车道公路隧道，对海拔高度为500、4 000 m 的公路隧道发生火灾时的烟气蔓延特征及温度分布规律进行数值模拟分析，以得到低压、低温、低氧含量等高海拔环境对公路隧道火灾发展的影响规律。结果表明：相比较平原地区隧道，高海拔地区公路隧道火灾烟气最高温度更低，火焰高度更高，且近火源区的拱顶最高温度升温速度明显大于远火源区；在同等火灾热释放速率下，高海拔地区隧道内烟气一维纵向蔓延长度更大，且近火源区隧道上层高温烟气与下层冷空气界限较为分明，而远火源区则逐渐出现较为明显的烟气下沉现象。     

区间隧道火灾临界风速和温度特性

为了研究地铁区间隧道火灾临界风速和温度变化规律,建立了西安某地铁站区间隧道模型,采用FDS模拟软件对不同纵向通风条件下烟气流动和温度分布进行模拟。介绍模型的基本参数,根据Froude相似性原理建立了各个燃烧参数的相似性关系。利用FDS模拟不同火灾功率、不同通风速度时的温度和烟气速度分布。对比分析5、6、7、8、9、10 MW火灾功率下的临界风速变规律化并提出预测模型。结果表明:纵向通风风速设为3m/s时对防止9 MW以下的火源功率火灾烟气回流效果明显;热释放速率不大于10 MW时,隧道火灾中烟气温度不大于250℃,火源下风侧烟气流动速度不大于4 m/s。     

高大空间建筑自然排烟可行性分析

某体育场馆第5防火分区面积9500m2,设热释放速率2.5MW、固定消防炮有效动作和热释放速率8.0MW、消防炮不能有效动作两个火灾场景分析判定自然排烟的可行性。分7种工况,计算顶棚附近温度在40～70℃之间时火羽流能达到的最大高度,结果均大于顶棚高度。两种场景下,火灾发生1200s后烟气沉降较少,烟气层下边界高于最高看台,不对人员逃生构成威胁;看台区温度、CO体积分数都未达到对人员有危害的临界值。     

基于FDS的某动车检修库虚拟火灾场景下的消防安全性能评估

使用火灾模拟软件FDS 4.0,对某动车检修大库在虚拟火灾场景下的瞬态烟气扩散分布、火源处瞬态温度分布以及防火隔墙对火源热辐射强度影响3个特征参数进行了仿真分析,并对该建筑的消防设计进行了安全性能评估。模拟结果表明,对于假设的火灾工况(即火源热辐射强度为36 MW时),火源附近的烟气能有效通过侧窗排出,从而无热障效应产生。同时,防火隔墙的设计能在一定时间内有效防止火灾由火源处向检修库房的其它区域蔓延。     

不同火源功率下地下环道火羽流运动机理研究

为研究地下环道不同火源功率下火羽流卷吸特性机理,采用数值模拟结合理论分析,设置9个典型火灾场景,定量分析火羽流温度场、烟羽流高度变化等卷吸特性。得出结论认为,火源功率对温度场影响最大,对烟气层高度影响较小;火源位于主干隧道火灾危险性最高,该位置发生火灾时不同火源功率下的温度、烟气层高度均达到人员疏散危险值。研究可补充现有受限空间的火灾动力学理论,为地下受限空间烟气控制、人员疏散及火灾综合防治提供理论依据。     

火源位置对地下综合管廊温度场影响研究

为了研究火源位置对城市综合管廊电缆舱火灾温度场分布的影响,建立了1:1.9小尺寸综合管廊模型,在管廊圆截面上进行0°、45°、90°和135°四种火源位置的地下综合管廊电缆舱火灾实验。结果表明,火源角度越大,质量损失速率越大,热释放速率越高;管廊顶棚下方最高温升与火源距顶棚的距离和无量纲释热速率有关,对实验数据进行整合分析,给出了与火源位置有关的管廊顶棚下方最高温升模型;烟气层厚度和火源与顶板之间的距离正相关,并验证了热电偶树温升判别法测量烟气层厚度的可行性;顶棚温度沿纵向呈指数规律衰减,且火源角度越大,衰减趋势越大。     

空气幕对隧道火灾烟气蔓延影响数值模拟

设置火源功率为20 MW的公交车起火的火灾场景,利用FDS模拟的方法对比分析有、无空气幕时隧道内火灾烟气蔓延情况,包括烟气浓度、温度、能见度和流速等参数的变化,研究空气幕对隧道火灾烟气蔓延特性的影响。结果表明,火源两侧设有出口射流方向朝下、射流速度为15 m/s的空气幕时,火灾烟气可较好地受控于这两个空气幕形成的区域内。     

细水雾对综合管廊火灾烟气影响研究

通过实体实验及FDS数值模拟研究细水雾对综合管廊火灾烟气的影响规律。实验采用支线综合管廊,尺寸为12.0m×2.5 m×2.9 m,两端开口,风速0 m/s。实验结果及模拟结果表明:细水雾能有效降低管廊顶棚温度,火源正上方降温效果最明显;但细水雾作用会增加管廊顶棚烟气浓度和管廊内空气流动速度,降低烟气扩散高度,并使管廊内出现空气回流现象。     

易燃厂房顶棚热敏材料对火灾的影响模拟

为分析易燃厂房火灾的发展特性,采用仿真分析的方法再现了泡沫类材料厂火灾的发展历程,分析了阻碍人员逃生、造成人员伤亡的主要因素。提出了顶棚采用热敏材料时,火灾发展到一定程度时可以利用火灾烟气的热浮力释放一部分烟气,减缓烟气层下降,延迟轰燃的发生。顶棚不采用热敏材料时,火灾发展到120s时已经对人员生命安全造成极大的威胁。