室外风下防火挑檐对外立面火蔓延的影响分析

通过1/2缩尺寸实验和FDS研究无风状态下防火挑檐对建筑外立面竖向火溢流蔓延的阻隔性能,实验结果与模拟结果吻合良好,验证了所建立模型的正确性。并应用FDS研究了室外风对防火挑檐竖向阻隔性能的影响。结果表明,在无风状态下,当防火挑檐的伸出长度为0.6m时,有效的阻隔开口溢出火羽流竖向蔓延;在室外风下,当室外风速为3m/s,风向为水平右侧吹风,窗槛墙高度为0.4m时,0.6m伸出长度的防火挑檐可继续有效阻隔火溢流的竖向蔓延。     

妙峰山林场针阔枯叶可燃物地表火行为影响因素研究

为了解火行为指标影响因素,采用点烧试验方法,对妙峰山林场可燃物油松和栓皮栎枯叶地表火行为进行了研究。结果显示：火焰蔓延速率、火焰长度和火线强度的显著影响因素均为风速和坡度（P<0.05）;而可燃物厚度和针阔叶比例对火焰蔓延速率、火焰长度和火线强度影响较小,未达到显著性水平（P>0.05）,且在风速、坡度、可燃物厚度和针阔叶混合比例4 个因素中,风速是最主要影响因素。在以风速4 m/s 进行试验时,最大蔓延速率、火焰长度和火线强度分别可以达到：2.357 m/min、67.329 cm和119.622 kW/m。     

环境风作用下聚氨酯泡沫水平火蔓延行为实验研究

为探究环境风速对聚氨酯泡沫水平顺流火蔓延的影响,开展多组工况对比实验,分析不同侧向风速对火蔓延典型特征参数（火焰形态、质量损失和近域场温度及辐射）影响。实验结果表明：侧向风速会缩短热解前锋预热角形成时间,且预热角度大小与风速呈负相关,预热角减小会增大火焰前锋对预热区热反馈面积,使火蔓延速度增加;火焰前锋受侧向风速拉伸效应主导下的空气卷吸作用,火蔓延过程中熔融滴落频率增大,加大次生火灾危险性;同时火蔓延过程中材料的质量损失率随风速增加而增加;风速的冷却效应在火蔓延前期占主导地位,但仍会促进火蔓延速度,且水平板材上下两侧辐射峰值差逐渐增大。     

多匝道公路隧道烟气控制方案研究

以南昌市某公路隧道为例,采用FDS数值模拟多匝道公路隧道的烟气流动规律,研究多匝道公路隧道的烟气控制方案。针对不同火灾场景设置了10组全尺寸模拟实验,分析坡度、弯曲度、匝道对烟气蔓延的影响。结果表明:火源功率为20 MW时,三车道隧道中部车道发生火灾时危险性最大;纵向风速为2.5m/s时,能有效控制烟气回流。在隧道坡度、弯曲度和多匝道耦合作用下,控制烟气回流的临界风速为3.5 m/s。在着火匝道火源上游设置挡烟垂壁能有效控制烟气向相邻匝道蔓延。     

HMX粉尘云火焰传播规律研究

采用改进的可视化Hartmann装置,研究HMX粉尘云爆炸火焰传播规律,观察不同HMX粉尘云质量浓度及粒度对其粉尘云爆炸火焰传播速度及火焰传播高度的影响。结果表明：HMX粉尘质量浓度从74.1 g/m³变化为185.1 g/m³,火焰传播最大高度从29.97 cm增加为60.81 cm,最大速度从58.91 m/s增加为175 m/s;火焰波动幅度随质量浓度的增加而增大,同时,火焰波动出现的时间明显提前。HMX粉尘粒径从19.02 μm增大为53.56 μm时,火焰传播最大高度由55.45 cm降低为40.02 cm,最大火焰传播速度由181.93 m/s降低为121.28 m/s,火焰波动幅度显著降低,火焰波动出现的时间推迟。     

钢桁梁斜拉桥抗风稳定性数值模拟分析

以金塘大桥为研究对象,基于弹簧悬挂系统,采用Starccm+软件为研究工具,利用微分方程的数值解法和动网格技术,研究不同风攻角下桥梁的颤振临界风速、涡振扭转和竖弯振幅。结果显示:风攻角为3°时颤振临界风速区间为81～83m/s,风攻角为0°时颤振临界风速区间为87～89m/s,风攻角为-3°时颤振临界风速区间为95～98m/s,而规范公式计算的弯扭耦合颤振临界风速为90.44m/s,均大于检验风速76.3m/s;金塘公铁两用大桥的竖向弯曲振动和扭转振动涡振的共振振幅分别为102mm和0.253 86°,均小于规范的容许值201.3mm和0.289 8°;主梁颤振及涡激振动性能满足要求。研究结果表明金塘公铁两用大桥设计抗风稳定性满足规范要求,研究方法对大跨度桥梁的抗风设计具有参考价值和实际意义。     

室外风和机械排烟对机械排烟效果的影响

为研究室外风和机械排烟综合驱动对高层建筑疏散走道机械排烟效果的影响,在相似原理基础上,开展了1/3缩尺寸试验。通过改变室外风和机械排烟量,分析前室门处、疏散走道的烟气温度和烟气蔓延速度等参数,定量分析室外风对疏散走道机械排烟效果的影响。试验结果表明:室外风风速为1.0 m/s时,烟气层稳定,临界单位排烟量为105.8 m~3/(h·m~2),较无室外风时的临界单位排烟量(63.5 m~3/(h·m~2))有所提高;室外风风速为2.5 m/s时,烟气层紊乱,单位排烟量211.6 m~3/(h·m~2)仅能减缓烟气蔓延进入前室的速度,不能将烟气控制在疏散走道内;室外风风速为4.0 m/s时,疏散走道内烟气完全紊乱,机械排烟失去控烟效果。     

高海拔双向行车公路隧道火灾控烟风速研究

雀儿山隧道为高海拔双向行车公路隧道,发生火灾后需要兼顾火灾点两侧人员的疏散,烟气控制较单向行车隧道复杂。采用FDS软件对雀儿山隧道进行火灾三维数值模拟,研究了高海拔双向行车公路隧道火灾时的烟气流动规律和能见度分布规律。研究结果表明:高海拔隧道火灾烟气流动比低海拔隧道速度快;纵坡隧道发生火灾时,若不采取任何控烟措施,烟流在火风压效应的作用下会从高洞口排出,而烟流沿下坡方向的蔓延距离仅在10 m左右,火灾烟气沿火灾点两侧蔓延极不对称;当隧道高洞口控制风速过大或横通道内控制风速过小时,易出现烟气蔓延对称性不佳或烟气窜入横通道,故二者应合理取值;当隧道高洞口施加0.5 m/s的风速、横通道施加1.0 m/s的风速时,烟气在火灾点两侧基本呈对称蔓延,且火灾两侧的能见度也基本对称;建议类似于依托工程的单洞双向行车公路隧道火灾疏散救援阶段,隧道高洞口风速控制在0.5 m/s左右、横通道内风速控制在1.0 m/s左右,以利于人员逃生。     

长白山6 种主要森林类型地表凋落物燃烧性实验研究

以长白山黄松蒲林场6 种主要森林类型林地内凋落物为对象,研究长白山林区地表凋落物的燃烧性。在长白山黄松蒲林场的白桦林、针叶混交林、针阔混交林、落叶松林、阔叶混交林和杨树林6 种主要森林类型林地内设置样地,通过外业调查、混合采样的方式收集地表凋落物并进行燃烧实验,测定火蔓延传播的速度、燃烧温度和质量变化。通过改变实验风速、坡度和坡向,研究不同条件对火行为、火蔓延速度和烧损率的影响。实验结果表明：长白山地区地表凋落物的火强度从大到小排序为白桦林、针叶混交林、针阔混交林、落叶松林、阔叶混交林、杨树林,白桦林的火强度最大,为460.23 kW/m,杨树林的火强度最小,为367.09kW/m;风速越大,地表凋落物火蔓延速度越大;风速为6 m/s 时,燃烧过程平均温度最大,烧损率最高,当风速小于2 m/s 或大于8 m/s 时,可燃物无法完全燃尽;上坡火坡度增加时,地表凋落物的火蔓延速度增加,烧损率减小;下坡火坡度增加时,地表凋落物的火蔓延速度减小,烧损率增加。     

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。     

火灾时期角联管网烟流传播机制研究

为探究火灾时期角联管网烟气与风网结构耦合变化机制,基于FDS数值模拟技术,在角联分支设置着火点,给定12种出口风速的工况,结合单巷道内烟气蔓延、温度衰减和最高温度理论模型,得到了角联管网内风速-烟气、风速-温度耦合关系。结果表明：Froude数可以较好解释角联管网烟气蔓延行为;角联分支顶棚温度衰减规律表现为指数型,与St数的取值相关;角联分支最高温度随风速变化表现为先增后减;左、右通路烟气逆退距离与风速均呈对数关系,其临界风速分别为2.98, 4.32 m/s,右关联点处的温度衰减率要大于左关联点。     

地铁公共区正压送风临界风速分析

对地铁站台站厅公共区楼扶梯口正压送风挡烟临界风速进行了理论分析和数值模拟研究。结果表明,公共区正压送风挡烟临界风速会受到地铁站的空间结构及火灾多样化等诸多因素的影响;规范要求的公共区楼扶梯口1.5m/s的正压送风挡烟风速只能阻挡站台2.8MW火灾烟气不向站厅蔓延。考虑最不利情况,建议地铁站台站厅公共区楼扶梯口正压送风挡烟风速不应小于1.8m/s。     

基于数值模拟的隧道火灾临界风速分析

文章基于CFD软件FLUENT,对某直线隧道进行数值模拟,研究了长度为300 m的直线隧道在火灾下的临界风速和烟气流动。采用RNG k-ε湍流模型进行数值模拟,结果当隧道内发生规模约为5 MW火灾时,火灾烟气控制的临界风速为2.3 m/s。当风速低于临界风速时,隧道内会出现烟气回流,不利于人员逃生。火灾下游靠近火源的断面烟气紊乱,距离断面较远的断面则具有较好的分层性。     

太阳能建筑挑檐构型节能优化

合理的建筑挑檐构型是暖通空调领域节能的一个途径。本文首先从建筑节能的角度出发,以太阳能建筑为研究对象,以夏季与冬季遮阳量之差E达到最大为目标,并兼顾建筑要求,对挑檐构型进行优化;而后利用Matlab程序的图形用户界面技术编制人机交互界面,实现了对全国270个台站最佳挑檐宽度范围的可视化计算。研究结果表明,存在最佳的挑檐距窗户上沿距离d和挑檐宽度W使E最大;对于单层住宅建筑,当窗户高度Hw处于1.5～2.4m之间时,E的最大值随Hw的增大而增大,但同时会带来建筑造价和围护结构热损失增大的问题,应进行综合分析;北方地区挑檐的节能优势明显高于南方地区,应加大其节能优化的力度。     

隧道等截面通风系统均匀送风特性研究

针对地下建筑长大隧道均匀通风的工程需求,提出了一种基于通风均流器的等截面通风系统,为获得主风管风速、宽高比与通风系统送风均匀性的关系,采用CFD数值模拟分析方法对通风系统的送风均匀性和阻力性能进行了研究。研究发现,主风管风速为9.7 m/s时,各风口最低风速4.45 m/s,最高风速4.96 m/s,平均风速4.63 m/s,最大偏差7%,各风口风速标准差为0.16,等截面通风系统能实现均匀送风。通风均流器阀片角度恒定时,系统送风均匀性随着主风管风速的增大而小幅降低,各风口风速标准差范围为0.12～0.24;随着主风管宽高比的增加,各风口风速标准差波动范围为0.22～0.34,主风管风速、宽高比对系统送风均匀性影响较小。风速大于6.5 m/s时,通风均流器阻力系数ξ随着阀片角度β的增大而减小,与Re无关;阀片角度β一定时,通风均流器阻力系数ξ随主风管宽高比的增加而减小。     

纵向通风下隧道长度对临界风速的影响分析

临界风速可有效控制烟气蔓延,是隧道防灾通风重要参数。为分析隧道长度对临界风速的影响,采用量纲分析法构建临界风速与隧道长度关系公式,并分别在5 MW和30 MW火源热释放速率下,对不同长度隧道的火灾进行数值模拟以量化研究隧道长度对临界风速的影响。结果表明,隧道长度对临界风速具有影响,且不同火源释放速率时影响也有所不同:无量纲火源热释放速率小于0.15时,临界风速随隧道长度增大呈现1/41次方增长关系;无量纲火源热释放速率高于0.15时,临界风速随隧道长度增大呈现1/25次方增长关系。进而建立了考虑隧道长度的无量纲临界风速计算公式。     

侧向风速对地下硐室火灾影响的试验研究

采用自主设计搭建的小尺寸试验台对侧向通风条件下地下硐室火灾燃烧规律进行了研究,选取三种通风速度和三种火源功率。结果表明,在侧向风作用下硐室内火焰摆动、旋转明显,可燃气更容易被吹出造成火焰溢出燃烧现象;侧向风降低了硐室温度和促进了硐室内流场混合,风速越大硐室上部温度越低,达到轰燃的时间也越长,但侧向风造成的流场扰动缩短了大风速工况达到稳定温度的时间;在硐室下部,侧向风在前期促进了流场的扰动,且风速增大扰动增强导致硐室下部温度升高,而在后期侧向风则主要为降温作用。     

龙卷风作用下高速列车的运行安全性评估

随着我国铁路线网密度的加大以及龙卷风等极端天气出现的频次增多,列车遭受龙卷风袭击的风险不断增加。利用物理模拟器对列车进行测压试验,通过试验得到的气动力对龙卷风作用下高速列车的运行安全性进行评估。结果表明：受龙卷风气压降和水平风速的共同影响,列车距龙卷风中心不同相对位置时,所受风荷载作用机制明显不同;迎风侧轮轨横向力主要由侧力产生,风速较大时,升力和侧滚力矩对轮轨垂向力的贡献增大;横向力、脱轨系数、轮重减载率等列车运行安全性指标随径向距离的增大先增大后减小;列车运行安全性指标随风速、车速的增大而增大,列车安全运行的龙卷风临界风速值随车速的增大而急剧减小,其中,当车速为350km/h 时,轮对横向力对应的临界风速仅为11.06m/s。     

台风“梅花”影响下近地风脉动特性研究

由建立在上海东海岸边的40m测风塔对台风"梅花"影响过程中的风速、风向等信息进行了全程记录,获得了10m、20m、30m及40m高度处的实测数据。通过对湍流度、阵风因子、峰值因子等脉动风特性参数的分析表明:当风速较低时,湍流度和阵风因子均随平均风速的增大而减小,但当平均风速超过其临界值时,湍流度和阵风因子基本不随平均风速而变化,两者的临界风速分别约为10m/s和12m/s;纵向和横向阵风因子随相应湍流度的增大而增大,并且通过最小二乘拟合得到了它们之间的经验公式;峰值因子(阵风持续时距t=3s)基本上不随10min平均风速的变化而变化,10m、20m和40m高度的各时段峰值因子的均值分别为2.21、2.12和2.00,峰值因子均值随阵风持续时距的变化关系与Durst研究结果较为吻合。     

火源尺寸对地铁隧道火灾临界风速的影响

以地铁区间隧道为研究对象,考虑有无列车两种情况,采用火灾动力学模拟软件FDS 5.5.3对不同火源尺寸条件下控制地铁隧道火灾烟气不向上游蔓延的临界风速进行数值模拟。结果表明:火源功率一定时,有无列车情况下火源高度、长度及宽度均对临界风速产生影响。无列车时,临界风速随着火源高度、长度、宽度的增加逐渐减小;有列车时,临界风速随着火源高度、宽度的增加先增大后减小,随着火源长度的增大而递减。