综合管廊顶棚下方横向温度分布研究

通过FDS数值模拟研究不同火源功率、火源纵向位置对综合管廊横向温度分布的影响。研究表明:顶棚下方横向温度整体呈火源正上方温度高、两侧温度低的趋势，随着与火源中心距离增大，温度逐渐降低，趋于稳定。火源左侧温度高于右侧。当火源纵向位置一定时，火源功率越大，顶棚下方横向温度越高。相同火源功率下，火源距离管廊左封闭端越近，顶棚下方横向温度越高，这与综合管廊防火门等引起的烟气回流有关。综合考虑火源功率和火源纵向位置等因素，提出综合管廊顶棚下方横向温升预测模型，将模型计算值与数值模拟值进行对比，发现两者吻合度较好，相对误差在可接受范围内。     

隧道横向偏置火源顶棚温度纵向分布特性研究

为研究隧道横向火源位置对隧道顶棚温度沿纵向分布过程的影响,采用数值模拟与全尺寸模型实验相结合的方法,分析3 种火源功率多种横向偏移位置火源燃烧产生的顶棚温升与对应中心火源工况沿隧道纵向不同位置的温度分布特性。结果表明：对于多种横向偏置火源位置,火源所处纵向的顶棚温升衰减仍可用指数形式描述,越靠近隧道侧壁,温升衰减速度越快。火源与横向中心的偏距和纵向距离的耦合影响对温升衰减规律可以用相对独立的公式形式进行描述。火源功率越大,不同偏距火源下影响温升纵向衰减的范围越小。     

贴壁线性火源在综合管廊电缆舱中的火灾行为研究

在缩尺寸管廊模型中进行电缆火灾试验,在距离管廊底部15,45,75,105 cm处贴壁放置线性火源,研究贴壁线性火源在不同高度处的火灾行为.通过试验分析发现,与点火源不同,线性火源的热释放速率随着高度的增加而减小;对有效火焰高度进行修正,通过拟合得到有效火焰高度的预测式;对羽流区和射流区的横向温度分别进行分析,得到横向...     

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。     

综合管廊电缆舱中线性火源横向和竖向移动对火灾行为的影响研究

在长50 m的全尺寸综合管廊电缆舱模型中进行电缆火灾试验,研究线性火源的横向移动和竖向移动对火焰外形、火源质量损失速率、横向温度分布及烟气分层的影响.得到以下结论,火源横向移动会使火焰发生弯曲,火源竖向移动会在顶棚形成较大的火焰面积;侧墙和火焰对火源的辐射热反馈是影响火源质量损失速率的重要因素,且火焰对火源的热反馈要重要于侧墙的热反馈;在侧墙和火焰两种因素的共同作用下,使火源质量损失速率在火源发生横向移动时先增加后减少,发生竖向移动时一直减少;通过对横向温度的分析发现,火源的横向移动对烟气层的厚度影响不大,但竖向移动会使烟气层的厚度明显减小.     

管廊内火源高度与防火封堵耦合作用下温度分布

为研究管廊内火源高度与防火封堵耦合作用下的温度分布,搭建了1:3的缩尺寸马蹄形管廊模型,通过改变火源的高度和管廊一端的开闭情况,分析管廊内的温度分布.结果表明,高度为10 cm的火源较其他高度的火源在管廊一端封闭的情况下最高温度值最大.在垂直方向上,管廊内的烟气层厚度与火源高度和一端是否封闭关系不大,始终为17 cm左...     

综合管廊电力舱火灾特性试验研究

建造100 m×3 m×3 m的综合管廊模拟火灾试验平台,针对因电缆接头发生故障而局部起火燃烧的工况,设计交联聚乙烯作为燃料的模拟电缆火源模型和引燃方式,通过火灾试验研究电力电缆在综合管廊内的火灾特性规律。分析管廊内不同位置的温度变化、氧气体积分数变化,总结电力舱起火燃烧的4个阶段的火焰蔓延规律、温度变化规律以及氧气对燃烧状态的影响规律,为消防技术在综合管廊内的工程应用提供指导。     

综合管廊电缆燃烧烟气温度实验研究

为研究综合管廊内电缆燃烧烟气温度特征,建立了1∶3.6小尺寸综合管廊模型,进行电缆火灾燃烧实验,对温度数据进行分析。结果表明:火灾烟气温度存在纵向衰减,且距火源越近处衰减速度越快;电缆水平燃烧蔓延速度约为0.023 5 m/min;与火源同一横截面、距火源0.3 m处垂直方向上烟气温度呈现出明显的跳跃现象;与水平方向夹角45°处是弧度方向上烟气温度由低温向高温的过渡位置。应加强综合管廊内上部结构的抗火性能以及与水平方向夹角45°及以上区域的防火设计。     

纵向通风下隧道内重石脑油燃烧温度分布与火焰倾角研究

搭建了1:10的缩尺寸隧道模型,考虑不同火源功率和纵向风速开展了纵向通风下隧道内重石脑油燃烧的试验研究,测量了隧道内顶棚下方纵向温度分布,并量化了火焰的倾斜角度。结果表明：随着纵向通风风速的增加,隧道内温度整体呈降低趋势,顶棚下方最高温度逐渐减小,进而提出了纵向通风下隧道内重石脑油燃烧时顶棚下方最高温度的估算模型。火焰倾斜角度随纵向风速的增加而呈增加趋势。当纵向风速较低（小于1 m/s）时,随着纵向风速的增加火焰倾斜角度明显增大;当纵向风速较大（大于1 m/s）时,纵向风速对火焰倾斜角度的影响不明显。     

管廊中不同横向位置线性火源温度场分布研究

为研究不同横向位置线性火源在管廊内的温度分布，将线性火源分别设置在距管廊中心0、20、40、60 cm的横向位置，开展缩尺寸管廊模型试验。研究发现，各工况的纵向温度均随时间增加先增高后降低再升高；最高温度在线性火源距中心的横向距离增大过程中先下降后升高，达到最高温度的时间也先增加后缩短；弧形管壁对火源燃烧存在一定影响；在距管廊中心0 m横向截面处的各工况均在其垂直方向上的角度达到最高温度；在距管廊中心0.5 m横向截面中，各工况最高温度对应的角度均为15°；在火源距管廊中心的横向距离增大时，−45°~45°区间的温升差距增大。     

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。     

超大方形空间火灾特点的仿真与实验研究

针对超大方形建筑空间消防安全,采用仿真与实验相结合的方法,对此类空间发生火灾后的温度分布、烟气沉降、氧气浓度等内容展开了研究。研究表明,此类空间一旦发生大尺度火灾,烟气运动会出现明显的“分层”“顶棚射流”“壁面射流”现象;火场内温度分布呈现高、中、低3 个梯度,高、中两个梯度会在300 s 内超过人体承受温度;烟气沉降过程中会短暂停留在距离地面某一高度处;同时,烟气沉降到地面后,可燃物仍将继续长时间在浓度约为16%~18%的氧气中继续燃烧,且氧气浓度最低位置不是在火源附近,而极有可能出现在远离火源的墙壁下部。     

Heat feedback to the fuel surface of a pool fire in an enclosure

As a part of an effort to determine the energy balance at the pool fire surface in compartments, a series of fire experiments were conducted to study heat flux of the flame in a vitiated environment formed with air and combustion products gases. This paper presents experimental results of the burning behaviour of a heptane pool fire in a reduced scale compartment equipped with a mechanical ventilation network. Measurements of heat fluxes, fuel mass loss rate, oxygen concentration and temperature are performed for heptane fires of 0.26 and 0.3 m diameter pans at different ventilation flow rates. An original method to separate effects of the radiant heat flux of the flame and of the external heat feedback to the fuel surface is developed. This was achieved by using an additional heat flux measurement located under the pool fire. A correlation was also developed to determine the temperature rise on the plume centerline in the compartment as a function of the heat release rate. The results indicate a decrease in the fuel mass loss rate, flame temperature and heat fluxes to the fuel surface as the oxygen concentration measured near the fuel decreases by varying the air refresh rate of the compartment. The flame radiation fraction shows a similar behaviour, whereas the convective fraction of the flame heat flux increases when oxygen concentration decreases. Based on these experimental findings, it was discussed that any classification of the burning regime of a pool fire should consider both the effects of pan diameter and the burning response to vitiated air.     

常压和低压下锂离子电池灭火特性研究

研究气体灭火剂在航空货运低压环境与常压环境下对 18650 型三元锂离子电池的灭火特性。基于低压实验舱和气体灭火系统,使用全氟己酮分别在常压 101 kPa 和低压 30 kPa下对热失控的锂离子电池进行灭火,记录灭火现象、温度变化,并分析空气中各相关气体组分变化。结果表明,常压下热失控表现为向外爆燃和持续明火燃烧,延长了灭火时间;低压低氧浓度环境在一定程度上减缓锂离子电池的热失控燃烧放热反应,有助于控制峰值温度,提高灭火效率;灭火过程中,灭火剂会增加氧气的消耗,低压时氧气消耗大于常压;常压下电池内部反应和二次燃烧更充分,向外释放更多热量,生成了更多二氧化碳,而低压时会有更多的一氧化碳产生。     

隧道墙附近火源火灾热气流的计算流体动力学

运用CFD进行数字模拟，以了解纵向通风隧道内热烟气流的特性。通过模拟发现对火源进行模拟非常重要，热烟气流特性受火源位置的影响很大，并且对火源模拟方法很敏感。火源生成的火焰区是燃烧引起的化学反应区域。即使火源附近的木垛排列完好，也很难在考虑这些化学反应条件下模拟热生成区域。建议考虑纵向通风隧道内火焰形状并对它进行数字模拟。模拟结果与试验结果非常吻合。试验证明，在纵向通风隧道内，热烟气流从靠近墙体火源处顺风向隧道中心蔓延。数字模拟结果发现，火灾羽流造成的螺旋上升空气会在墙体和羽流之间形成一个涡流区。     

The maximum temperature of buoyancy-driven smoke flow beneath the ceiling in tunnel fires

In order to detect a fire and provide adequate fire protection to a tunnel structure, the maximum gas temperature beneath the ceiling to which the structure is exposed needs to be estimated. Theoretical analysis of maximum gas temperature beneath a tunnel ceiling based on a plume theory is given. The heat release rate, longitudinal ventilation velocity and tunnel geometry are taken into account. Two series of model-scale experimental tests were also carried out. The results of both analysis and experiments show that the maximum excess gas temperature beneath the ceiling can be divided into two regions. When the dimensionless ventilation velocity is greater than 0.19, the maximum excess gas temperature beneath the tunnel ceiling increases linearly with the heat release rate and decreases linearly with the longitudinal ventilation velocity. When the dimensionless ventilation velocity is less than 0.19, the maximum excess gas temperature beneath the ceiling varies as the two-thirds power of the dimensionless heat release rate, independent of the longitudinal ventilation velocity. In both regions, the maximum excess gas temperature varies as the −5/3 power of the vertical distance between the fire source bottom and tunnel ceiling. The investigation presented here considers only the cases when the continuous flame region is lower than the ceiling height.     

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3m/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...