高大中庭建筑防排烟设计方案研究

以某已建大型建筑综合体内中庭式建筑为研究对象,采用大涡模拟的方法研究了该高大中庭内分别设置自然排烟和机械排烟系统时的烟气控制效果。自然排烟开口面积按中庭地面面积5%计算,同时考虑了夏季高温环境对烟气运动的影响。机械排烟系统包括建筑内首层排烟、中庭中部排烟以及中庭顶部排烟三个部分,通过对中庭内温度场、速度场和排烟口处CO浓度的分析,得到了高大中庭建筑结构内的最佳排烟方案。     

中庭建筑烟气流动控制分析与防排烟

介绍了中庭的火灾特点以及中庭建筑防排烟的现状,分析了中庭建筑烟气流动过程,并且通过结合美国消防协会(NFPA)的商业街、中庭及大空间烟气控制系统设计指南NFPA92B和美国国家建筑规范BOCA中有关中庭烟层界面的预测方法,叙述了中庭建筑烟气控制的方法和中庭烟气控制系统设计计算的一般步骤。     

基于大型场所的FDS数值模拟分析

使用FDS软件模拟了大型娱乐场所中发生火灾时烟气流动的三种情况,分别讨论了有无水喷淋作用。排烟措施及防烟分隔情况下的烟气蔓延情况,结果表明大涡模拟FDS可以用来预测大尺度较复杂结构中的烟气流动,能够清楚地显示流动情况。     

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。     

某超高中庭机械排烟消防设计优化分析

分析传统高层建筑中庭排烟系统设计中存在的问题。以某高层建筑为例,介绍其超高中庭的防烟分区和中庭烟气控制策略,对其烟气流动情况进行模拟分析,计算该项目中庭在各设定火灾场景下可提供的安全疏散时间,论证其排烟系统有效性,提出相应的优化策略和具体措施。     

高层建筑中庭消防设计浅析

本文分析了大空间火灾烟气流动过程 ,指出了高层建筑中庭防火的特点和措施 ,强调了 CO探测器在火灾自动探测报警系统中的重要性和必要性 ,结合具体工程实例阐述了中庭防火措施及关键参数计算 ,供同行商榷。     

超瘦高中庭形状系数临界值研究

超高层建筑的发展推动着中庭结构的变革,超瘦高中庭应运而生。本文分析了现今中庭空间的几何特点,以烟气羽流上升过程中由轴对称羽流发展为四周受限羽流特征为判定依据,以理想羽流模型为基础,通过羽流半径的计算,确定超瘦高中庭的临界形状系数ξ=0.11;通过FDS仿真模拟建立中庭模型,对比不同形状系数的模拟与计算结果,分析了超瘦高中庭火灾烟气蔓延的速度、温度与扩散形式,确定超瘦高中庭形状系数范围是ξ0.11,使超瘦高中庭作为一种独立的建筑形式被研究成为可能。     

中庭烟气控制研究现状与展望

综述国内外中庭烟气控制研究现状。讨论了中庭建筑的类型与结构、中庭烟气控制系统、排烟方式、排气效率、烟气填充过程与时间常数、烟气早期分层与烟气探测、控制烟气流动的中庭与相邻空间之间的气流问题以及喷洒系统对烟流的影响等。同时分析了我国现行规范( 高规) 中有关中庭防火设计的规定及存在的问题,并提出今后的研究方向     

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.     

武汉长江隧道通风排烟问题的数值模拟研究

采用大涡模拟火灾分析软件(FDS)分析不同火灾功率时通风速度对隧道烟气流动及温度分布的影响,可为今后的日常管理提供相关的运行控制参数。研究表明,在20MW的火灾规模条件下,隧道通风速度以控制在2.5m/s为宜。     

密闭腔室火灾温度的大涡模拟

应用大涡模拟方法模拟全尺寸的密闭腔室火灾场景。提出应用平均燃烧效率的概念模拟密闭腔室火灾的方法,选取平均燃烧效率为0.75进行大涡模拟,得到密闭腔室室内温度场以及烟气运动的模拟数据。通过分析密闭腔室内竖直方向上的温度分布,发现在竖直方向上存在温度分层现象。将模拟结果与实验数据进行对比可以看出,大涡模拟可以较好地模拟密闭腔室内火灾的发生发展情况。     

Numerical simulation of fire-induced flow through a stairwell

Smoke movement and ambient airflow in a stairwell under fire scenarios are studied numerically using large eddy simulation. Numerical investigation is performed on a typical two-storey confined stairwell, with an open door on the top floor and a fire source on the ground floor. Results show the existence of fairly distinct layers of hot smoke and ambient air under different fire scenarios. It is found that heat release rate has a remarkable effect on distributions of smoke temperature, velocity and oxygen concentration. This paper indicates that detailed patterns of velocity, temperature and species concentration and their evolutions can be predicted by numerical simulation of a stairwell during a fire.     

居民自建房楼梯-走道组合结构火灾烟气运动

采用大涡模拟技术对居民自建房楼梯-走道组合结构中的火灾烟气运动规律进行数值模拟。通过对烟气及速度矢量场的分析发现,火灾烟气在建筑内的流动可以分为5个不同的阶段。通过对FDS源程序进行改进,提取烟气粒子的位置随时间变化的信息,得到烟气粒子的拉格朗日运动轨迹,展示烟气的几种典型运动形式。烟气在进入走道后最初的环形运动多是贴近壁面的,而后环形轨道路径越来越远离壁面靠近中心部位,环形轨迹的路径也越来越小。     

浅谈大空间火灾烟气运动规律的计算机模拟

分析并讨论了当前大尺度空间火灾烟气运动规律的计算机模拟研究现状。结果表明,采用大涡模拟方法结合多单元区域模拟是研究火灾烟气运动规律的发展趋势。     

Large eddy simulations for studying tunnel smoke ventilation

Computational fluid dynamics are applied to simulate the smoke movement in a ventilated tunnel fire through large eddy simulation (LES). Several scenarios with different ventilation rates are considered by taking the fire as a volumetric heat source. Results predicted by LES are compared with those from a k– model. These include temperature fields, flame shape and the smoke movement pattern. It is found that thermal stratification and smoke backflow can be predicted successfully by LES. The possibility of applying LES as an engineering tool to smoke management system design in tunnels is discussed.     

Turbulence statistics in a fire room model by large eddy simulation

Fire and smoke movement in a room is influenced by the turbulence characteristics (such as Reynolds stress, turbulent heat flux, etc.) of the flow and temperature fields. In order to accurately predict fire and smoke movement by computational fluid dynamics (CFD), it is necessary to verify these turbulence quantities. The purpose of this study is to predict the turbulence structure of the flow and temperature fields due to a fire in the compartment by large eddy simulation (LES) using detailed experimental data to verify the simulation results. The results show reasonably good agreement with experimental data for both the mean flow properties and the turbulence quantities with the exception of the region near ceiling. This study provides useful information for verifying LES technique when applied to compartment fires.     

A smoke detector activation algorithm for large eddy simulation fire modeling

This study chronicles the development and integration of a smoke detector activation algorithm (known as the SDAA) that describes the response time of a smoke detector into a large eddy simulation (LES) fire model [Roby RJ, Olenick SM, Zhang W, Carpenter DJ, Klassen MS, Torero JL. Smoke detector activation algorithm version 1 technical reference guide. NISTIR Report; 2006, in press]. Although the SDAA could be used with any CFD smoke movement model, the results here address specifically its application to the fire dynamics simulator (FDS). The fire model predicts the smoke concentration and velocity adjacent to the detector while an algorithm based on characteristic velocity-based lag times describes the transport of smoke into the sensing chamber of the smoke detector. The experimental data from a multi-room compartment fire were used for comparison and a series of benchmark studies provide a mechanism to establish the sensitivity of the model to the different input parameters. The SDAA was found to be very accurate in determining detector activation times for both high- and low-velocity smoke flows.     

基于Simtec 的巴黎圣母院火灾数值模拟

利用Simtec 软件模拟巴黎圣母院火灾的温度场、烟气浓度场和风流速度场。结果表明：尖塔内部出现明显的温度分区,尖塔顶部温度较低,尖塔中部以下温度较高;火源上方温度迅速达到900 ℃,然后在900~1 000 ℃上下波动,尖塔中部温度在560~720 ℃波动,十字形屋顶温度缓慢上升;火灾烟气首先充满整个尖塔,然后逐渐扩散至整个十字形屋顶;由于烟囱效应,尖塔中部的空气流速较大,形成长约15 m 的高速区域,而塔尖和塔底部空气流速较低。     

高大空间建筑不同类型火早期烟气运动规律

采用实体试验的方法,选用棉绳和聚氨酯试验火,在大空间建筑中进行早期火灾试验。从火源类型和质量的角度对烟气速度、温度进行对比分析,总结早期火灾烟气在高大空间建筑中的运动规律。棉绳热释放速率小,烟气温度较低,烟羽流受热浮力作用小,烟气速度低,同时由于试验空间高大,烟气无法到达顶棚;聚氨酯燃烧迅速,随着火势和高度的增大烟羽流上升速度加快,上升途中不发生扩散,最终到达试验空间顶棚。质量大的棉绳火烟气温度高,产烟量大,所受热浮力大,速度有较明显上升趋势。质量大的聚氨酯烟气速度和温度变化速率明显比质量小的聚氨酯快。