中庭烟气自然填充分析与研究

介绍稳态火数学模型及Zukoski提出的烟气层高度计算公式。对中庭火灾的烟气自然填充现象进行理论分析,参考实验得到的结果,利用FDS软件根据实际实验尺寸搭建火灾模型,模拟火灾烟气自然填充过程,得出烟气温度分布、质量浓度分布以及烟气层高度变化,并与根据数学模型计算得到的结果进行对比。结果表明:FDS可以较好地模拟中庭火灾,模拟得到的结果与实验结果、模型计算结果的吻合度较高;数学模型计算结果较为保守。     

超瘦高中庭自然填充烟气层高度预测方法分析

利用半经验公式和CFD数值模拟两种方法,对超瘦高型中庭自然填充烟气层高度进行预测分析。利用FDS软件建立某超高层建筑内部超瘦高中庭的物理模型,对计算数据结果进行处理得出烟气分层的时间和高度,以及随时间变化的烟气前沿高度。将模拟结果和现有理论公式的计算结果相比较,探讨现有公式与推导模型的差异性及可能的原因,为后期火灾模拟试验设计及超瘦高型中庭内烟气层高度预测模型的深化研究奠定基础。     

瘦高中庭羽流上升及排烟口布置的研究

为研究瘦高中庭建筑火灾独特的烟气流动特点及机械排烟对烟气的影响,采用全尺寸热烟实验及FDS数值模拟的方法,采集并整理了在无排烟系统影响下羽流的上升高度、羽流中心线温度数据,并与经典羽流模型及相关公式进行对比分析,研究了瘦高中庭内火灾烟气羽流的上升特点及排烟口布置方式对瘦高中庭机械排烟效果的影响。结果表明,Mc Caffrey模型适用于描述瘦高中庭羽流中心线温度,修正后的Zukoski模型适用于描述羽流上升时间与高度的关系;当排烟口总面积相等时,分设4个排烟口的排烟方式优于1~2个排烟口。     

超高中庭烟气自然充填的数值模拟分析

基于Tanaka的普通中庭全尺寸热烟实验结果,采用FDS软件进行了中庭数值模拟边界条件的验证研究。基于验证后的中庭数值模型,扩展为3个超高中庭,研究了横截面面积相同、高度不同的超高中庭的烟羽流充填现象。结果表明:采用数值模拟方法预测中庭烟层高度可行;数值模拟结果与实验结果之间存在一定误差,但烟层下降的趋势一致;超高中庭横截面面积相同、高度不同时,触顶前烟羽流自由上升过程的形态一致,中庭的烟气充填方式与中庭高度有关,较低的中庭烟气主要为沉降式充填方式(先触顶、后沉降),较高的中庭烟气主要为竖直蔓延式充填方式(先触壁、再填充、最后触顶)。     

高宽比对中庭自然排烟效果影响的模拟研究

采用FDS软件模拟了不同高宽比情况下中庭自然排烟时烟气蔓延和填充过程,并将模拟结果从能见度、温度、烟气层高度等方面进行了定量分析.研究表明,随着中庭高宽比的增加,虽然中庭内烟气温度逐渐降低,但自然排烟效果也随之降低,为保证中庭内的人员安全,应该适当增大自然排烟量,或者使用机械排烟系统.     

瘦高型中庭开口方式对火灾中性面影响研究

建筑中庭发生火灾时,中性面位置将显著影响烟气流动,本文从烟气流动时的质量守恒定律出发,推导了上、下双开口中庭中性面位置理论公式。为了验证理论公式对该类型中庭建筑的适用性,利用Fluent软件计算分析了40种不同工况下中庭模型内部流场及压力变化,研究发现,当中庭具有顶部水平开口时,理论公式可以较准确地计算中性面高度,但中庭上部开口位于侧墙上时,理论公式所计算出的中性面高度和模拟计算结果差距较大;同时发现上下开口面积相同时,开口位置越高则中庭中性面高度越低。最后提出理论公式实际应用时的4个约束条件。     

中庭烟气填充高度模拟研究

利用FDS模拟中庭内的烟气填充过程,分析环境温度、顶棚温度、火源功率、中庭体量对烟气填充高度的影响。通过分析温度数据和烟气层高度数据,得到烟气层高度与各因素之间相互影响的定性关系,并通过曲线拟合得到烟气层高度与各因素之间的定量关系。结果表明,烟气层填充高度基本不受起始环境温度的影响,烟气层高度峰值与顶棚温度、火源功率、中庭体量之间存在线性关系。     

中庭式地铁车站火灾烟气流动研究

介绍中庭式地铁车站火灾烟气控制方法。根据相似三定律,以某中庭式地铁车站为原型建立1∶15的缩尺模型。根据工程要求划分防烟分区。分别在模型的站台防烟分区1、站台防烟分区2、站厅防烟分区1以及中庭区做无通风系统和机械排烟试验,得到温度分布、烟气层高度等结果,分析烟气流动情况。根据分析结果,建议在站台与中庭的交界处设置防火卷帘,并且增大站台防烟风区的风量。在站台层列车隧道的屏蔽门采用全封闭式,防止烟气通过列车隧道在站台层向相邻站台区域蔓延。中庭顶部分成两个防烟分区进行排烟。     

中庭火灾烟气流动的大涡模拟

采用大涡模拟的方法,对中庭火灾烟气的流动过程进行了模拟,了解了中庭烟气的蔓延过程,得到了烟气的速度场和温度场、顶棚射流的速度和温度的详细结果。模拟结果表明,大涡模拟能比较准确地预测中庭内烟气的流动状态,可用于指导中庭建筑的防火设计。     

中庭建筑邻室及开口尺寸对烟气运动规律影响研究

利用FDS模拟了中庭建筑不同邻室及开口尺寸条件下的烟气运动。讨论了模拟主要现象及各工况下中庭和邻室烟气温度随时间分布特点,得到烟气运动与邻室尺寸及开口尺寸的关系,并对两种因素对烟气运动影响程度进行了分析。研究结果表明,开口尺寸一定时,相同体积的邻室对中庭内烟气运动影响可忽略;由邻室溢出到中庭的烟气量随邻室体积增加不断减小,随开口尺寸减小不断减小;相对于邻室尺寸,开口尺寸对邻室内烟气运动影响更为明显。     

中庭机械排烟量计算方法探析

阐述了中庭防排烟系统机械排烟量的性能化计算方法,即以区域模型为理论基础,结合中庭建筑特征设定火灾热释放率后进行火灾烟气层高度和排烟速率等计算,并给出了计算实例。     

A simple two-layer zone model on mechanical exhaust in an atrium

Provision of make-up air is essential in designing mechanical exhaust system in a compartment. There are always problems in determining the inlet positions for supplying make-up air. In this paper, a zone model for studying the effect of different positions of make-up air supply on the performance of a mechanical exhaust system in an atrium will be developed. Traditional two-layer approach with an upper smoke layer and a lower air layer will be assumed.Three scenarios of extraction with different relative positions of the air inlet are studied. These are scenarios with the smoke layer interface lying above, within, and below the air inlet. Conservation of mass and energy are considered for each scenario to study the smoke filling process. Transient variations of smoke layer temperature and interface height will be predicted under different fire sizes, exhaust rates and make-up air conditions.Full-scale burning tests in an atrium were conducted to justify the predicted results. In addition, results predicted by this zone model will also be compared with those predicted by Computational Fluid Dynamics (CFD) with the software Fire Dynamics Simulator FDS version 3.1; and another zone model CFAST version 5.0.1. It is observed that the predicted results from this new zone model agreed well with experiments and CFD results. However, results predicted by CFAST deviated from experiments for the scenario with the smoke layer interface lying below the air inlet.     

某室内商业步行街火灾烟气控制研究

为了研究室内商业步行街的火灾烟气控制效果,以某城市综合体为例,模拟室内商业步行街火灾,在中庭位置设置1.5 MW酒精火源,点火后分别联动开启排烟设施和手动开启自然排烟设施,观察两种工况下室内步行街内烟气蔓延情况,并测量试验区域温度等参数.试验发现,相较于顶部自然排烟,采用联动机械排烟的烟气沉降速率低17％,烟气层高度高...     

自然排烟口对机场航站楼排烟效果的影响

采用 FDS 模拟与理论计算相结合的方法，设定 6 种上、下开口面积之比的工况进行模拟，研究自然排烟口对机场航站楼排烟效果的影响。结果表明：当上、下开口面积之比不大于 1.8时，随着排烟口面积增加，室内平均温度下降，烟气层高度抬升，排烟效果越来越好；当火灾发展至 720 s 时，室内平均温度仍在安全范围内，对于人员疏散影响不大。建立理论模型，与模拟结果进行对比，得出当上、下开口面积之比为 1.8 时理论模型适用性较好。     

排烟管道顶部接风管对带上盖车辆基地排烟效果的影响

提出了一种提高带上盖车辆基地机械排烟效果的方法,即设置顶部接风管.采用CFD流体力学数值模拟软件对顶部接风管的排烟效果进行研究.设置了4种开孔方式、3种顶部接风管开孔个数以及不同排烟量,通过测量带上盖车辆基地烟气层高度、盖板下方温度、能见度、CO浓度进行对比分析.结果表明:4种开孔方式排烟效果从好到差依次为顶部接风管四...     

中庭类建筑排烟补风研究现状及进展

综述国内外在中庭类建筑排烟补风方面的研究现状,包括中庭进行机械排烟时理论补风量的确定、补风速度对烟气沉降的影响、补风口位置对烟气沉降的影响、自然补风口面积对烟气层高度的影响及补风对排烟效率的影响等,总结中庭类建筑火灾时补风的理论研究成果及相关规定,指出不足之处,并对下一步研究方向提出建议。     

环境风速对前室自然排烟效果的影响

采用实体火灾试验与 FDS 数值模拟相结合的方式,研究不同环境风场条件下,面积为 6 m 2 的前室中两个相对开启外窗的自然排烟效果,分析温度和烟密度分布。结果表明,影响排烟效果的主导因素是开窗面积,风速对前室下部温度的影响幅度大于上部温度。随着环境风速的增大,上部温度呈现缓慢线性下降的趋势,而下部温度由于烟气的沉降反而上升。根据模拟结果,提出当风速增大时,关闭迎风面窗户能改善烟气沉降现象,降低下层烟气温度,有利于人员安全疏散。     

酒店中庭自然排烟方式的数值模拟

分析青海某庭院式酒店中庭区域的烟气蔓延,通过模拟得到排烟口高度处烟气层内热流、质量流、体积流随时间变化的情况,分析建筑自然排烟系统的有效性,并对比排烟口布置位置对排烟效果的影响。通过计算得出排烟窗面积为内庭院面积的10%时能够保障建筑的消防安全。在4.0 MW的火源功率下,火源稳定之后150s左右烟气层稳定在30～32m高度处;自然排烟口位于庭院中心处的排烟效果优于排烟口位于四周。     

喷淋作用下地铁站台烟气流动模拟研究

以某典型地铁站台为研究对象,采用FDS数值模拟方法,分析喷淋系统和排烟系统耦合作用下地铁站台的火灾烟气流动,探讨了喷淋和排烟口高度对站台排烟控制的影响。结果表明：喷淋开启后会诱发喷淋区域内的火灾烟气沉降,能见度低于10 m, 对火源附近的人员疏散不利;而喷淋对火灾烟气的冷却卷吸作用有助于减弱烟气沿站台纵向蔓延动量,有利于喷淋区域外的人员疏散;排烟口高度越高排烟效果越好,但对喷淋区域内能见度的改善效果不显著。     

侧部重点排烟与水喷淋协同作用下隧道烟气运动研究

合理的水喷淋设计参数及排烟策略，可保证隧道有效排烟和烟气层的稳定性，为人员安全疏散提供有利环境。为研究侧部排烟模式下烟气失稳临界状态时最佳喷水流量和排烟口设计参数，采用FDS 对15 MW 火灾规模下，不同喷水流量、排烟量、排烟口间距及排烟口高度下19 组工况进行模拟计算。结果表明：喷淋流量越大，烟气层高度越高，隧道整体温度降低，改变喷水流量对控制烟气层的稳定性效益不大，隧道空间内有烟气滞留；排烟量为70 m3/s、排烟口间距为50 m、排烟口高度为3.2 m 或4.0 m 为烟气层稳定临界状态时的排烟口最佳参数，此时侧部抽吸力向上的分力与烟气的热浮力大于水喷淋拽曳力，烟气层较稳定，隧道空间内无旋涡烟气滞留，有利于排烟和人员疏散。