上盖物业地下车辆段排烟系统的实验研究

提出了一种适用于上盖物业地下车辆段的混合排烟系统,通过1∶50的缩尺实验对混合排烟系统的排烟效果和影响因素进行研究分析,同时设置了自然排烟和机械排烟作为对比实验。设置了4种HRR和5种风速,测量了底层顶棚的平均温度。结果表明:搭建的缩尺模型可以有效地模拟实际建筑火灾情况;混合排烟系统对底层温度的控制效果会随着排烟风速的增大而提高;三种排烟模式的散热能力从高到低依次为混合排烟、机械排烟和自然排烟。     

某物流中心中庭风幕取代防火卷帘的数值模拟

利用FDS模拟某物流中心中庭火灾场景中风幕的挡烟效果。中庭高32m,顶部有6个机械排烟口,总排烟量为240000m3/h。火源功率为4MW,快速t2火位于中庭下方。机械排烟系统和风幕系统均在火灾开始后60s时启动。风幕风速分别为0、0.5、1、2、3和4m/s。模拟结果:当风速低于1m/s时,挡烟效果不明显;风速高于3m/s会妨碍排烟系统的排烟效果。2m/s风速既能发挥风幕的挡烟效果,又不使烟气在下层积聚。结论:设置合理风速的风幕在一定程度上可取代防火卷帘。     

上盖物业地下车辆段烟气运动研究

为了研究上盖物业地下车辆段夹层中烟气运动特性,搭建1：50 缩尺模型实验台,并将实验结果与FDS 全尺寸模拟结果进行比较。在确定的火源功率下,在混合通风系统中设置5 种不同的风速,并与自然通风进行对比。结果表明：相较于自然通风系统,混合通风系统可以更好地对烟气进行控制;1.4 m/s 的风速可以形成稳定的烟气层;在自然通风和混合通风系统中,夹层CO 体积分数始终低于0.06%,但是在自然通风系统中CO 会在夹层顶棚处聚集,不利于人员疏散。     

纵向通风与竖井自然排烟下隧道火灾烟气特性实验研究

中国逐渐发展成为世界上隧道和地下工程最多的国 家,其长隧道数量和长度跻身世界前列。据统计,火灾中85%的 人员死亡是由热烟气造成的,目前隧道中采用较为广泛的排烟系 统有纵向排烟系统、集中排烟系统和横向排烟系统,而针对长隧道 来说,我国广泛采用的是竖井式纵向通风,因此,研究纵向通风与 竖井排烟综合效应下隧道火灾烟气流动特性及温度分布规律具有 重要意义。本文建立了1：10 缩尺寸竖井隧道模型,主隧道长度 16.5 m,宽度1.3 m,高度0.65 m;竖井通过排烟横通道与主隧道 连接,排烟横通道设置在主隧道侧面中部,尺寸为1.2 m 长、0.6 m 宽、0.4 m 高;竖井横截面为半径0.6 m 的1/4 圆,高4.6 m。在 竖井隧道模型中开展了一系列油池火实验,选取2 种方形燃烧池 （20 cm×20 cm、23 cm×23 cm）作为火源,设置2 个纵向火源位置 （位置A：火源中心线与排烟横通道中心线距离0.375 m;位置B： 火源中心线与排烟横通道中心线距离1.375 m）,7 种纵向通风风 速（0,0.18,0.27,0.35,0.44,0.52,0.69 m/s）,定量分析不同工 况下温度分布及烟气逆流长度。研究结果表明：当无纵向通风时, 火焰与隧道地板垂直,且呈轴对称形态;当有纵向通风时,火焰向 下游偏移,且纵向通风风速越大,火焰向下游偏移越明显;当纵向 通风风速为0 m/s 时,由于竖井的存在,火源上、下游两侧烟气温 度分布并非对称,火源下游（竖井侧）烟气温度下降速度较快,与单 洞隧道烟气温度分布明显不同;随纵向通风风速增加,烟气逆流长 度和烟气温度减小,而最大温度偏移距离整体呈增加趋势;当无量 纲纵向通风风速v′＜0.19 时,主隧道最大温升△Tmax 与Q2/3/ Hef 5/3 呈正比,而当无量纲纵向通风风速v′＞0.19 时,主隧道最大 温升△Tmax 与Q? /(vb1/3Hef 5/3)呈正比,但常数系数均小于Li 等预 测模型中的常数系数;竖井隧道内无量纲纵向烟气温度分布符合 Fan 和Ji 等建立的纵向温度衰减模型,衰减系数k′在1.36~1.63 范围内变化,但其值明显大于单洞隧道纵向温度衰减系数k′;另 外,当火源位于位置A 时,最大烟气温度低于火源位于位置B 时 的最大烟气温度,无量纲纵向烟气温度衰减速度慢于火源位于位 置B 时衰减速度。     

侧向排烟系统排烟口机械排烟数值分析

针对侧向排烟系统在隧道中的应用,采用FDS数值模拟,根据N百分法计算分界面温度,研究隧道发生火灾时排烟口吸穿现象。通过分析排烟口处的温度、hDEP和CO质量分数变化研究侧向排烟口的排烟效率。研究表明:适当增大排烟风速可以加快烟气排出隧道,同时降低隧道顶棚处温度,但是排烟风速过大会造成吸穿现象,导致排烟效率低。为保证排烟效率,应控制烟气层覆盖至少一半排烟口,单个排烟口的排烟风速宜取4.5~6.0m/s。     

红松林地表凋落物层燃烧数值模拟

采用PyroSim建立红松林地表凋落物层大空间模型,对凋落物层的燃烧温度、热释放速率、烟气浓度等进行数值模拟。取红松林地表凋落物进行试验,探究其燃烧与蔓延过程。结果表明,红松林地表凋落物层燃烧时温度在100～490 ℃;随着高度增加,温度下降幅度由剧烈逐渐趋于平缓;燃烧150 s时,热释放速率HRR达到7.5×105 kW,且有继续上升趋势;燃烧烟气中CO2体积分数达8％～10％;火场内流动风速为2 m/s时,烟气体积分数下降65％左右。凋落物燃烧温度曲线与模拟结果相似,采用PyroSim软件能够近似地模拟红松林地表凋落物层燃烧的过程与发展趋势。     

排烟速度对扁平空间机械排烟效率影响研究

针对采用机械排烟方式的扁平空间建筑火灾,采用1/20缩尺寸模型进行实验,研究不同排烟风速对机械排烟效率的影响。扁平空间长3 m,宽2.4 m,高0.25 m,使用无水乙醇作为燃料,采集燃料质量和温度变化数据。设定排烟风速为0.3、0.6、1.85、2.2 m/s,以空间内顶棚低温区和高温区的比例判定排烟效率。实验表明:当排烟风速为0.3 m/s时,机械排烟和自然排烟的排烟效率接近;随着排烟风速从0.3 m/s增加至1.85 m/s,排烟效率从45%提升至85%;当风速大于1.85 m/s时,排烟效率不再提升。     

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。     

基于烟气特性的商业综合体防排烟研究

理论分析中庭类商业综合体建筑的火灾烟气特性,计算中庭类商业综合体自然排烟系统排烟口的有效面积,并提出大型商业综合体自然排烟排烟口有效面积的设计理念。以某大型商业综合体为例,采用FDS对基于4MW火灾烟气特性的自然排烟系统的排烟效果进行数值模拟。结果表明:当火源最大热释放速率为4MW时,在该建筑自然排烟系统排烟窗有效面积占中庭地面面积的37.8%时,火灾产生的大部分烟气能够通过顶面自然排烟窗排至室外;各层安全出口附近距离地面2m高度处的烟气在1 800s内均能满足安全疏散的条件;数值模拟与理论预测的排烟效果一致。     

仓库类场所自然排烟口面积设计探讨

依据《建筑防烟排烟系统技术规范》(送审稿),分别采用规范推荐的公式法和风速法计算仓库的自然排烟口面积,并对排烟口面积进行了比较分析。通过CFAST软件模拟自然排烟效果,根据烟气层高度和温度,综合分析评价不同计算方法的合理性。结果表明:采用公式法计算得到的自然排烟口面积小于风速法,但模拟结果显示其烟气层高度比采用风速法计算时要高,烟气层温度仅高于后者10~40℃。     

历史街区火灾蔓延规律分析——以道口古镇为例

为研究影响历史街区内传统砖木建筑之间火灾蔓延的因素,文章以河南省安阳市滑县道口古镇内传统院落为研究对象,通过实地调研及数据统计,确定该区域典型传统院落相关尺寸,运用火灾动力学仿真软件Pyrosim对砖木建筑之间的火灾蔓延进行三维数值模拟,根据在上风向设置燃烧源,设置多组不同室外环境风速进行模拟,并通过HRR和火势蔓延特征来探索火灾增长及蔓延规律。根据模拟结果分析得出：当风速小于3m/s时,风速风场及起火源位置对火势的发展影响较小;当风速大于3m/s时,风速风场对火势的发展影响较显著。     

地铁车站敞开楼梯口空气幕挡烟效果测试

通过在某真实的地铁站台开展的全尺寸空气幕挡烟效果实验,研究了不同火源距离下,空气幕出口射流速度和角度对挡烟效果的影响.实验发现,当火源距离楼扶梯口较远时,较小的射流速度和竖直向下的射流角度能起到很好的挡烟效果;当火源距离楼扶梯口较近时,适当增加角度可以有效延长挡烟时间;空气幕出口射流风速取5～7 m/s、倾角取15°～30°时挡烟效果较好;排烟系统开启对烟气蔓延的控制作用优于空气幕,但空气幕并不妨碍排烟系统的排烟效果.     

含内天井高层住宅火灾烟气流动分析

为研究内含天井对高层住宅火灾中烟气流动特征,分析烟气对室外走廊以及安全疏散的影响,利用FDS建立模型,并对不同风向、风速环境条件下火灾进行数值模拟。设置二层厨房起火,分析风速0~10 m/s的情况下烟气运动、能见度分布、温度分布、毒性气体浓度分布,分析不同楼层到达危险状态的时间。结果表明:火灾产生的烟气主要通过天井有效排出,在建筑的局部区域出现部分烟气蔓延到室外走廊的现象;除与着火层相邻的三层外,各火灾场景均能满足各层人员安全疏散的性能指标;三层安全出口附近距离地面2 m高度处的烟气能见度在417~549 s时达到5 m以下,不满足人员安全疏散的性能指标;不同风向、不同风速的状况下,三层的能见度达到临界值的时间没有体现出明显差异,即风向和风速对天井内烟气流动的规律影响较小。     

多层地铁车站中间层起火时排烟模式研究

根据地铁站内火灾烟气的流动特点,以车站中间层发生火灾的情况为研究对象,设置地下二层站台层中部发生火灾时的两种排烟模式,分析地下二层站台层中部的烟气蔓延情况及温度分布,分析中间层的排烟模式对多层地铁车站的烟气控制效果的影响。结果表明:开启起火站台层所有的排烟系统后烟气未向站厅层蔓延,此时站台层顶部的温度明显低于只开启火源处防烟分区排烟系统的情况。     

纵向风速对隧道细水雾灭火效果影响探讨

摘 要：为了探究细水雾和纵向通风共同作用下隧道内烟气运动情况,确定配置有细水雾灭火系统的隧道最佳通风策略。采用FDS建立了隧道细水雾数值模拟模型,分别计算了不同纵向风速情况下隧道内温度、有害气体浓度及辐射热通量的变化情况。结果表明：30 MW火灾规模下,烟气层在火源上风向15 m的喷雾区开始出现逐渐层降,烟气层下降至2 m以下;至300 s灭火结束时,上风向150 m内,烟气层全部下降至2 m以下。故火灾发生5 min后,人员疏散距离应大于150 m。对比相同通风风速下（1 m/s）细水雾施加前后辐射热通量变化情况得出,开启细水雾灭火系统25 s后,火源下游5 m处热辐射强度由6 kW/m2降至0。建议开启细水雾灭火系统时尽量保持隧道内1 m/s的通风风速。     

移动风机对公路隧道火灾烟气控制效果的模拟研究

公路隧道火灾烟气的控制一般通过固定排烟系统来实现,但是固定系统失效时,移动式排烟就成为控制和排除烟气的关键方式。设定风机风速为15 m/s,火源功率为5MW,风机角度为0°、10°、15°、20°,利用FDS模拟得到不同倾角下移动式风机排烟对公路隧道内火灾烟气流动的影响。结果表明:移动风机的倾角为0°时不能阻止烟气逆流;有倾角的工况下隧道界面上方风速比下方风速大;倾角大于15°时40s内能将烟气逆流控制在上游一定位置。     

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。     

基于相似分析的地铁换乘站缩尺寸火灾实验研究

基于相似理论,以北京某站台带有屏蔽门的地铁站为例搭建几何比尺为1∶20、温差比尺1∶6的模型实验台,以强热源诱导的高温辐射流代替火源,研究地铁换乘站在B3层(对应实体车站的地下三层)站台发生2 MW的火灾时,3种排烟方案下B3站台层温度及楼梯口速度分布。结果表明:烟气温度在顶棚高度沿站台长度方向蔓延时会发生衰减,并在楼梯所在位置出现大幅度温降。在人眼高度处,温度随着与火源中心距离的增加而降低,在楼梯位置处由于烟气沉降导致温度上升。火灾发生后打开B3屏蔽门、开启B3站台排烟系统、B3轨行区排烟系统和B2站台补风系统后,沿楼梯口向下的最大风速为1.4 m/s,此时应加大排烟量,开启区间隧道排烟系统。     

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。     

中庭自然排烟的数值模拟

利用FDS分别对热压单独作用和热压、风压共同作用下的中庭自然排烟进行数值模拟,对比分析按我国《高层民用建筑设计防火规范》的规定确定自然排烟窗开启面积的自然排烟和最小换气次数下的机械排烟的排烟性能,研究各工况下的中庭内烟气层高度、烟气流速、温度及烟气浓度。主导风向及主导风速对自然排烟效果影响显著。主导风速小于2.5m/s时自然排烟效果优于按最小排烟量设计的机械排烟。换气次数不小于6次/h时机械排烟有很好的排烟效果。