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。     

室外风对高层建筑竖井内烟气运动影响的数值模拟

采用火灾模拟专业软件FDS对不同火源位置、不同风向条件下火灾烟气的运动进行模拟,测定典型位置处温度、速度、CO及CO2体积分数变化情况。实验结果表明:在近地风场中,风向对竖井内烟气蔓延的影响大小顺序为迎风>背风>侧风,竖井开口位于迎风面时,外界风对竖井内烟气运动影响最大:火源位于中性面以上时,烟气通过竖井与前室的开口向竖井内蔓延,并向下运动;而火源位于中性面以下时,前室内烟气向外部运动,竖井内无烟气流入。     

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。     

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。     

热障效应对中庭自然排烟影响研究

采用数值模拟技术研究“热障效应”对中庭自然排烟效果的影响规律,分析不同火源功率在不同温度梯度下中庭顶部自然排烟口的排烟效果.结果显示,在高大空间内部,相同火源功率下,环境温度梯度越大,顶部烟气温度越低,通过顶棚开口向外的烟气质量流率越小.火源功率越小,环境温度梯度对顶部开口自然排烟效果的影响越明显,即热障效应的影响越突出.随着火源功率增大,环境温度梯度对自然排烟效果的影响逐渐减弱.     

基于正交分析法的烟溢流影响因素分析

采用正交分析法对高层建筑火灾发生时,着火房间烟溢流的主要影响因素(室外风参数、燃烧功率、外窗开口尺寸)进行试验设计。针对设计工况运用火灾动力学软件FDS进行数值模拟。研究结果表明,室外风速对烟溢流的体积流率影响最大,燃烧功率对烟溢流的体积流率影响次之,窗口尺寸对烟溢流的体积流率影响较少。在相同火源功率下,窗口处中性面的高度越高,溢流烟气的体积流率越小。溢流烟气的温度随着溢出烟气的体积流率的增大而增大。     

非封闭式天井开口对火灾烟气蔓延的影响

本文采用数值模拟软件FDS模拟了不同开口尺寸、数量及位置对非封闭式天井内火灾烟气蔓延规律的影响。研究表明,非封闭式天井温度（烟囱效应）随开口宽度增大先缓慢下降（减弱）,然后迅速降低（减弱）,当开口宽度达到一定比例后,温度（烟囱效应）几乎不变。开口总宽度相同,仅有1个开口时,开口处巻吸气流较为集中,对火灾烟气蔓延的扰动较大,开口数量增加到2个和3个时,火灾烟气受开口数量的影响较小。与开口位于火源同侧相比,开口位于火源不同侧更容易产生火旋风,更有利于火灾烟气竖向蔓延。     

封闭式中庭火灾排烟实验与模拟分析

以某62m高封闭式中庭为对象,建立了火灾排烟盐水模型实验台,用盐水和清水密度差导致的水流运动模拟实际建筑中热烟气与冷空气之间密度差导致的热羽流的运动。利用FDS软件对实际火灾时烟气的运动情况进行了模拟。模拟结果和实验结果的比较表明,盐水实验虽然忽略了探测器达到探测阈值的时间延迟及竖壁冷对流的影响,但对热分层高度和达到稳定时间的预测偏差很小。在1 MW火灾规模下,利用盐水实验方法对该封闭中庭火灾烟气运动规律和排烟系统设置进行评价分析是可行的。     

受限空间竖向开口流动理论与模拟研究

通过火灾烟气质量、能量守恒定律及理想气体状态方程,求解受限空间竖向开口中性层位置及通过开口的气体质量流率表达式,分析影响烟气开口流动因素,并运用FDS进行数值模拟。结果表明,着火房间热释放速率、开口宽度及高度、房间尺寸等均影响烟气层温度、高度及烟气开口流动;理论中性面位置较FDS模拟结果偏高。     

贴附羽流形成条件探讨

针对典型的建筑构成和火源功率,通过数值模拟研究了1、2、5、10 MW火源功率及2、4、6、10 m开口尺寸作用下喷射羽流的蔓延过程,分析形成贴附羽流的影响因素及产生条件。研究表明,当开口处烟气的宽度是烟气层厚度的3倍以上时,流出开口的烟气会形成贴附羽流。采用Harrison判据能很好地判断羽流的贴附情况,且形式简单易算。在中庭及大空间建筑的排烟设计中,可依据该判据对设计火灾场景中的羽流贴附情况进行判断,选择合适的产烟量计算公式,设计相对经济适宜的排烟系统。     

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。     

体育馆不同气流组织下最佳火灾监控的研究

体育馆内气流组织形式不同 ,对火灾中火源产生的烟气运动影响也不同。建立了一个尺寸为 48m× 48m× 2 0m的模型 ,利用FDS软件对其进行模拟 ,得到不同着火位置烟气温度随高度的变化曲线 ,给出不同气流组织形式下探头宜安装的位置     

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。     

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。     

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。     

室内烟气运动影响因素模拟研究

运用FDS模拟室内火灾烟气的运动规律,分析烟气层稳定性,以及门的尺寸、火源位置和火源面积对烟气温度及高度的影响。结果表明,具有稳定热释放速率的火源,燃烧一段时间后烟气层高度不会随时间发生变化;烟气层高度随门的高度和宽度增加而升高;火源处于房间中心时,烟气层高度随着门宽度增加迅速升高,与门高度的关系较小;随着火源面积增加,烟气层高度下降,温度升高。     

送排风对中庭烟气温度影响的实验研究

通过理论分析得出了无喷淋中庭火源的火焰气流各分区的高度范围及烟气温度随中庭高度的变化趋势.在模型中庭内进行了发烟实验,得到了在自然状态、上送风、下排烟和上送下排状态下烟气温度随模型中庭高度的变化曲线.实验结果与理论结果的对比表明,在湍流区二者偏差不大.     

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。     

大型商业综合体防排烟设计实例分析

某购物中心属大型商业综合体。依据规范规定,有两个中庭的排烟量可按4次/h计算。设置20 MW的火灾场景模拟各楼层的烟气运动、温度、能见度、CO及CO2的体积分数,得到各个因素达到危险状态的时间,分析排烟系统的有效性。模拟时间为1 800s。结果表明:所有中庭的排烟量均应按6次/h设计。     

大型商业建筑中庭火灾性能化分析研究

对各层中庭开口处未设置防火卷帘的大型商业建筑中庭火灾进行数值模拟,分析其火灾发展过程及烟气蔓延过程,研究该火灾场景下人员疏散的安全性。研究表明:火灾下,烟气通过各层中庭开口处向各楼层内蔓延,并对接近中庭顶部的楼层产生较大影响。但在本文的火灾场景下,人员均能安全疏散。大型商业建筑在各层中庭开口处不设置防火卷帘的设计方法在一定程度上仍然可以保证人员疏散的安全性。