室内火灾危险性分析

利用FDS软件模拟火源在室内不同位置处火灾的危险性,分析火源在不同位置时室内烟气层的温度、氧气体积分数及烟气层高度的变化规律。模拟结果表明:火源在门开口径向方向时,室内1.5 m高度以下空间的烟气层温度较高,氧气体积分数较低,而1.5 m以上情况相反;火源位置距离开口越近,烟气层高度越低,危险性越大。     

封堵比例对隧道火灾温度影响的数值模拟研究

为分析封堵隧道入口灭火时隧道顶棚温度的变化,运用计算流体力学软件对封堵隧道入口的隧道火灾进行全尺寸模拟,研究隧道入口封堵比例对隧道顶棚温度的影响。封堵比例由0%到100%,火源功率分别为50、100、150 MW。研究得出:火源功率越大,封堵对氧气的抑制效果越明显,封堵比例超过75%时温度下降得越早;封堵比例为50%时,隧道顶棚的温度值最大,当封堵比例大于50%时,隧道顶棚温度随燃烧时间迅速下降,封堵造成明显的氧气不足现象。封堵比例为75%时,隧道入口温度出现回升。火源功率为50 MW的临界封堵比例为75%,火源功率为100、150 MW的临界封堵比例为50%。     

空气幕对隧道火灾烟气蔓延影响数值模拟

设置火源功率为20 MW的公交车起火的火灾场景,利用FDS模拟的方法对比分析有、无空气幕时隧道内火灾烟气蔓延情况,包括烟气浓度、温度、能见度和流速等参数的变化,研究空气幕对隧道火灾烟气蔓延特性的影响。结果表明,火源两侧设有出口射流方向朝下、射流速度为15 m/s的空气幕时,火灾烟气可较好地受控于这两个空气幕形成的区域内。     

空气幕-顶部排烟系统控烟排烟有效性的研究

在火源两侧设置两道空气幕能有效阻隔火灾蔓延和烟气扩散。为了探明低射流风速下空气幕在点式集中排烟隧道内对火灾特征参数的影响,通过FDS研究了不同排烟量、射流速度和射流角度下隧道内烟气蔓延、温度分布和排烟效率的变化。结果表明:当HRR为30 MW时,射流速度至少应不小于2.5 m/s才能保证空气幕的隔烟作用;当射流速度在2.5 m/s以下时,射流角度越大空气幕的隔烟效果越差,这明显不同于射流速度较大的情形;空气幕能很容易地将空气幕外的温度控制在40 ℃以下,射流角度对逃生区域的温度分布影响不大,主要影响火羽流的分布;相同射流角度下排烟量越大排烟效率先升高后减小,而相同排烟量下随着射流角度的增大排烟效率逐渐减小;对于30 MW的火灾规模,推荐的控烟方案为:射流速度为2.5 m/s,排烟量为120 m³/s。     

基于PyroSim的不同曲率弯曲隧道火灾特性研究

为探究弯曲隧道的火灾特性,研究曲率对弯曲隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件PyroSim,对不同曲率弯曲隧道的临界风速、温度分布、烟气蔓延规律及顶棚温度衰减规律进行研究。结果表明：在同一火源功率和火源位置的情况下,临界风速与隧道曲率呈正相关性;由于壁面沿程阻力的特殊性,弯曲隧道内高温烟气在隧道内侧的传播速度更快,并且随着火灾持续时间增加,隧道两侧烟气传播速度的差距增大;火灾的顶棚温度衰减与曲率呈正相关,给出了曲率为0.6%、0.5%、0.3%、0.25%、0.14%的顶棚温度衰减预测模型。     

烟囱效应作用下竖井型隧道火灾时的烟气扩散

运用FDS对不同烟囱高度的竖井型隧道着火时烟气扩散情况进行模拟,得到隧道内温度和CO体积分数的变化特征及烟气纵向蔓延规律和沉降规律.结果表明,竖井型隧道采用自然通风能起到很好的排烟效果.火源正上方产生的高温对隧道顶棚结构具有较大的威胁,但火源附近安全高度处烟气温度迅速降到环境温度,不会对人员安全疏散构成威胁.安全高度处CO体积分数随时间的增加呈上升趋势,且随着与火源距离的增加先增加再降低至0.在300 s内各处烟气均没有降到安全高度1.75m以下,对人员疏散影响较小,人员有足够时间疏散至敞开段.     

水电站不同火源强度烟气运动模拟

应用FDS模拟水电站地下主厂房火灾烟气填充与流动动态过程,分析不同火源强度下烟气分层规律.重点分析火源强度为10 MW时的烟气填充过程、顶棚射流温度和横向烟气温度的变化特点.结果表明,烟气到达某一高度的时间随火源强度的变化服从一阶指数衰减;顶棚射流温度和烟气层横向温度变化具有很强的规律性;下层空气温度不高但浓度相对较高;同一水平面的烟气浓度分布很不均匀,距火源30 m以外处的浓度是距火源中心10 m以内处浓度的2～3倍.     

公共交通车辆火灾烟气特性试验研究

设计由保护客舱的客舱喷雾灭火系统以及启动装置组成的公共交通车辆消防安全防护系统,通过实体火灾试验,研究发生火灾并且灭火系统有效时公共交通车辆的烟气温度场分布及温度随时间的变化、烟气组分和浓度。火源最大热释放速率约为9.8 MW。性能展示试验表明,灭火系统开启4 s后油池火即可熄灭。对比门窗开启对烟气温度和烟气组分的影响可知,灭火系统可有效避免公交车内温度升高过快。灭火结束后氧气体积分数恢复较快,有毒气体体积分数呈现先增大后减小的趋势。     

盾构机外部失火隧道内烟气传播数值模拟

用FDS模拟不同通风条件及水幕开启/关闭状态的火灾过程,分析盾构机外部配电箱失火时隧道内的烟气传播规律,通过比较隧道内关键位置处的烟气体积分数、温度、二氧化碳体积分数、氧气体积分数及能见度,评估对隧道内工作人员安全的影响。结果证明,水幕可起到一定的阻烟作用和很好的隔热作用,能降低盾构机一侧的二氧化碳体积分数,并使得掘进面附近工作区域内的能见度变化很小;在通风条件下,风流会阻隔烟气到达掘进面附近;水幕的阻烟效果及通风充足使得隧道内的氧气体积分数基本不变。     

大断面道路隧道火灾初期规律足尺试验研究

为研究火灾初期时大断面道路隧道内温度及烟气流动特性,在三车道大断面试验隧道内进行了足尺火灾试验。试验考虑了0.5 MW、1 MW及5 MW三个等级的火灾规模;试验纵向风速范围为0~2 m/s。试验结果表明:在火灾发展初期,火灾规模和纵向风速是影响大断面道路隧道内温度场分布及烟气扩散的重要因素;隧道火灾产生的高温烟气趋于向拱顶扩散,故隧道横截面高温区域分布于隧道上部空间,靠近地面的空间温度则较低。火灾规模越大,隧道横截面的高温区域范围越大。大断面隧道因隧道内空间较大,有利于烟气扩散和人员逃生。然而,火灾预警的角度考虑,大断面隧道需多在关键截面上设置温度传感器和摄像头,以获得更为有效的火情信息来组织灵活的疏散逃生方案。     

隧道细水雾段阻烟隔热效果相关特性研究

为研究细水雾段在隧道火灾中的阻烟隔热效果,采用缩尺隧道模型火灾试验和FDS模拟方法,在不同细水雾段的喷头工作压力和火源功率条件下开展研究,分析温度变化。试验采用长30.0 m、宽3.0 m、高2.2 m的矩形断面模型隧道,缩放比为1∶3。结果表明,在自然通风隧道内,细水雾段虽然不会降低火源处的烟气温度,但其阻烟隔热效果非常好;在相同的火源功率条件下,细水雾工作压力增加,细水雾段另一侧(火源区外侧)上部空间的烟气温降增大,隔热效果十分明显;在相同的细水雾工作压力条件下,火源功率越大,其上部空间的温降比例越大,同时火源功率较大时,烟气沉降也较多。缩尺试验发现,0.67 m(实际尺寸的2 m)高度处烟气的温度不会对人体造成威胁。     

相向射流与竖井作用下的隧道烟气分层稳定性研究

开展相似试验,研究相向射流与竖井协同作用下,公路隧道火灾烟气分层稳定性与火源功率、相向射流风速及测点位置之间的关联关系。试验设计了3组共50个工况,分析了不同工况下不同位置处的火灾烟气分层稳定性。试验结果表明：上下游风速差值越小,火灾烟气分层越稳定,上下游风速差值越大,火灾烟气层越紊乱。相向射流风速相同,火源功率对火灾烟气分层稳定性并无明显影响。由于热浮力、射流及竖井抽吸作用力之间的相互作用,不同位置处火灾烟气分层稳定性呈现出差异性。     

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...     

地下环形隧道集中排烟模式的试验研究

通过实体火灾试验对地下环形隧道内烟气控制模式开展试验研究,对其排烟性能进行验证。试验采用柴油油盘火模拟汽车火灾,试验段划分为4个防烟分区,排烟方式为"中间排、两侧补",采集火源上、下游烟气温度及蔓延范围和高度。烟气总蔓延长度为210m,烟气层高度维持在2.8m,人员通行高度内基本不受烟气影响;人员可以迎风疏散,疏散安全水平较高。试验结果验证了排烟方案可以将火灾烟气控制在中间两个防烟分区内,满足判定指标要求。     

防烟空气幕应用于地铁火灾时的模拟研究

介绍地铁站防排烟设计方式及联动逻辑。利用FDS建立某地铁站数学模型,设计火源功率为10.0、2.5 MW,分5、10m/s的射流速度研究在火灾情况下防烟空气幕对烟流的影响。与现行规范要求的1.5 m/s向下风速进行比较分析,研究不同时刻的烟气速度矢量图、烟气温度图以及烟气蔓延图,以得出不同形式的控烟效果,评价空气幕的设置对人员安全疏散和灭火救援的影响。     

城市地下车道纵向通风条件下火灾蔓延规律研究

以城市地下车道为例,利用FDS进行火灾数值模拟,研究火源功率为15 MW和30 MW,纵向通风速率分别为1、2、3、4 m/s的情况下,地下车道内火源附近、顶棚和车道上方2 m高度处温度场的纵向分布规律以及各工况下的烟气蔓延状况.结果表明:随着纵向通风速率的增大,地下车道内温度逐渐降低,烟气影响范围逐渐减小;随着火源功率的增大,地下车道内温度逐渐升高,烟气影响范围逐渐增大.宜按最不利火灾荷栽设计地下车道纵向通风风速.     

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。     

纵向通风对隧道火灾烟气扩散的影响研究

为研究纵向通风对火灾及烟气蔓延的影响,搭建了缩尺寸隧道火灾试验台,分析隧道内拱顶温度及火焰倾斜角随风速和火源功率变化的一般规律。研究结果表明:在同一火源功率作用下,隧道内顶棚温度随着纵向通风速度的增加而降低;火焰的倾斜角随风速的增大而增大;火焰的倾斜程度与火源功率有关;火焰向下游偏斜加大了火焰触及下游可燃物的可能性;实验结果与Kurioka模型符合较好。     

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。     

地铁隧道列车火灾的火焰顶棚射流温度特性研究

以地铁隧道火灾为研究对象,通过1∶8缩尺模型试验和数值模拟分析夹带火焰的烟气顶棚射流的温度特性,为地铁隧道火灾的防灾减灾提供参考。假定火源位于列车中部,燃烧强度是经过相似变换的等量荷载。火焰直接撞击顶棚并向上、下游扩展。考虑隧道内热辐射效应,得到在不同燃料用量下火焰顶棚射流温度的时变规律与空间分布特征。结果表明:燃料的多少对火焰顶棚射流在燃烧时间内的温度时变曲线的变化趋势影响不大,燃烧达到稳定的时间非常接近,但稳定状态的温度明显不同;火焰区上方顶棚射流烟气的最高温度与燃料液面的高度有关,试验中出现在距隧道顶0.18H处,而不是纯烟气顶棚射流给出的0.01H的区域内;列车上方及列车首尾附近的火焰顶棚射流温度沿隧道纵向呈线性衰减,且衰减速率不随时间变化,而不是纯烟气顶棚射流的指数衰减形式。在一定的高度以下,火焰顶棚射流的温度迅速降低,存在温度较低的安全区域适合于人员疏散。