长大隧道内火灾烟雾运动和温度分布数值模拟

基于秦岭终南山特长公路隧道,建立了长大隧道的三维简化模型,综合考虑起火位置、通风速度和风向、及燃烧强度等影响,利用数值模拟方法对长大隧道内火灾燃烧特性和气体散布规律进行了研究,并对应不同火灾情况对通风措施和横向通道疏散方法进行了优化。数值模拟结果表明:火灾中隧道内最高温度出现在烟雾聚集区域,而且高温区随着烟雾的扩散而增大;通风对烟雾的运动和高温区分布具有重要影响,可以降低隧道内的温度,同时遏制烟气向上游通道扩散,但烟雾对下游影响范围增加;在不通风的情况下,该通道模型的上游区域比下游区域更易受到火灾的影响。     

有限长度倾斜通道内火灾近上壁面区域温度特性

为了掌握有限长度矩形倾斜通道内发生火灾时,通道内近上壁面区域内的热烟气在自然对流作用下的运动特性,在搭建的倾斜矩形短通道火灾实验台上分别以甲醇、乙醇和丙醇作为燃料,在通道倾斜角度为0°、3°、6°和9°时进行了火灾实验,测量了通道内近上壁面区域的热烟气温度分布情况,确定了倾斜短通道内近上壁面区域无量纲温度随无量纲距离的变化规律,并在水平通道温度变化公式基础上,通过对实验结果拟合得到了通道上、下游温度衰减系数随倾角的变化公式。     

交通隧道火灾时车辆临界安全距离的研究

通过对隧道火灾中着火车辆与相邻车辆的受热过程分析，提出了隧道内相邻车辆火灾临界安全距离的概念，并以尤里卡(EUREKA)项目为背景对不同条件下相邻车辆火灾临界安全距离进行了研究．研究表明：火区上游车辆的临界安全距离与通风速度成反比，当通风速度达到临界风速时，火区上游的车辆只要保持正常的停车距离就能保证车辆安全；而火区下游车辆的临界安全距离与通风速度无关．     

内置遮阳百叶外循环双层通风幕墙传热与流动特性研究

基于内置遮阳百叶的外循环双层通风幕墙三维物理模型,利用WINDOW软件计算出内外幕墙的材料属性,然后采用FLUENT软件,使用太阳加载模型模拟双层通风幕墙热通道内的温度场和速度场,得到热通道内的温度和流动特性,并且计算出热通道的动态隔热效率。研究表明,热通道内的速度场和温度场以耦合的方式影响双层通风幕墙的热工性能。     

地铁车站站台与站厅间临界通风速度的研究

地铁站台发生火灾时，会产生大量的有毒高温烟气．一旦烟气通过站台与站厅间的楼梯向站厅扩散，将会给人员疏散和救援工作带来极大的困难．在分析了地铁站台火灾时烟气流场变化规律的基础上，提出了临界通风速度的概念．利用FDS场模拟软件，对不同条件下站台与站厅间所必需的临界通风速度进行了计算机模拟研究．研究表明刈各界通风速度与火灾热释放速率成正比，与站台和站厅间楼梯口处的挡烟垂壁高度成反比．     

幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的流动特性研究

研究了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的流动特性，通过边界层动量积分法求解了Brinkman-Darcy流动模型的动量方程，得到了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的无量纲速度分布。计算分析发现，未填充多孔介质区域的无量纲速度和速度峰值随填充厚度的减小先增大后减小，填充厚度较厚时：随达西数与幂律指数的减小而增大；随着填充厚度减小，达西数对速度峰值的影响减弱，速度峰值随幂律指数的减小而减小。     

某体育馆火灾烟气特性数值模拟研究

采用数值模拟方法研究某体育馆的火灾发展过程,探讨火灾蔓延和烟气运动对人员逃生的影 响．通过描述火源、体育馆的结构及其内饰物的属性,研究体育馆内关键位置的温度分布、烟气运 动、能见度以及ＣＯ和Ｏ２ 体积分数的变化规律,以便揭示体育馆的火灾发展、烟气运动过程以及对 人员安全疏散的影响．结合烟气温度、能见度和ＣＯ体积分数的模拟结果得出关键位置的可用安全 疏散时间（ＡＳＥＴ）．结果表明：靠近火源的一层北部通道可用安全疏散时间仅为一层南部通道的 ３６％．因此,一旦发生火灾,体育馆内人员应从远离火源位置的南部通道迅速撤离．     

横流作用下天然气火焰结构分区及热参数研究

集中排烟隧道具有纵向通风和集中排烟等优点。随着交通运输业的不断发展,集中排烟隧道已广泛应用于长大隧道设计中,隧道内火源局部热参数的变化规律研究一直是人们关注的焦点。文章基于集中排烟隧道系统设计,围绕火源局部热参数,针对天然气火灾,通过数值模拟研究,探索15种工况横流作用下火羽流轴线偏移轨迹、火焰结构分区及顶板下方烟气最大温升。结果表明:模拟火焰与自由火焰结构的分区规律类似,但分区转折点随火灾强度增大而减小;等效风速对火羽流轴线温升有显著影响;引入风速修正,回归整理可得到3个分区轴线温升的无量纲准则关联式;顶板下方烟气最大温升随等效风速增大而减小,且模拟结果与实验结果的变化规律具有相似性。     

通风对泡沫-水喷雾系统灭火有效性影响分析

为了探究隧道发生火灾后,其内部通风排烟系统的开启是否会对自动喷水系统的灭火效果产生影响,本文通过全尺寸试验的方法,针对20 MW的木垛火和油池火,对隧道内以临界风速送风时的火灾场景进行了研究,同时研究了火源上方存在遮挡以及通风和灭火开启时序的影响。研究结果表明:通风可以降低隧道内的顶棚温度,提高隧道内的能见度,在一定程度上可以提高自动灭火系统的灭火效率。当固态火源上方存在遮挡时,通风系统后启动会局部加大火势,使灭火时间增长。对于运输碳氢类固态货物的车辆火灾,通风系统先于灭火系统开启或通风和灭火系统同时开启的灭火效果较好。     

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。     

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。     

巷(隧)道火灾烟流滚退距离的无因次关系式

应用因次分析法推导出表征巷(隧)道火灾烟流滚退距离变化规律的通用无因次表达式，该表达式包含影响滚退距离的火源热释放速率、通风风速、巷道倾角和形状等因素。在此基础上开展了考察烟流滚退距离的模拟实验，实验得出了无因次滚退距离与火源热释放速率、巷道风速等参数之间的函数关系式。研究结果为巷(隧)道通风防灭火的设计提供了参依据。     

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。     

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.     

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.     

纵向通风地下道路火区风压损失分析及应用

为了解决地下道路纵向通风系统设计中计算火灾工况下的火区风压损失问题,基于热力学平衡关系建立了火区风压损失模型,并得到了半经验计算公式,利用模型实验和数值模拟对公式的有效性做了初步验证,并以工程实例展示了火区风压损失对隧道内压力与风速分布的影响. 结果表明:在临界风速下,火区的风压损失与对流热释放速率成正比,与上游风速和隧道断面积成反比;提出的计算公式与隧道火灾实验拟合公式得出的规律一致且结果接近,具有明确的理论基础和风速取值;为使地下道路通风系统阻力计算准确可靠,进而制定有效的应急通风运行方案,有必要考虑火区的风压损失,提出的风压损失公式经深入验证后可用于设计计算.     

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.     

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．     

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。