基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型

为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持续影响行人转移概率,从而实现灾害和疏散的动态耦合;以单层教学楼作为仿真场景进行模拟分析,对火源位置和热释放速率等因素进行讨论,得出这些因素对行人疏散进程的影响规律;将模型与传统软件和同类方案进行对比。研究表明,火灾导致的高温和烟气会影响行人对疏散路径和安全出口的选择;热释放速率越大,行人越早处于危险状态,同时处于危险状态的行人也越多;该模型相比传统疏散软件不仅能考虑火灾产生的致灾因子对行人疏散的动态影响,还能确定行人最早处于危险状态的位置和时间,并用可视化的方式表现出来。     

地铁站厅至站台楼梯口风速对火灾烟气运动的影响

地铁车站站台发生火灾,连接站厅与站台的楼梯口保持一定风速,可阻挡烟气向站厅蔓延并为人员疏散提供诱导气流.为研究楼梯口风速对车站火灾烟气运动的影响,试验对不同排烟模式下楼梯口风速进行测量,建立数值计算模型进行模拟.结果表明:火灾场景下楼梯口风速大于无火源场景下风速,因此常规楼梯口风速校核设计方法由于没考虑真实火灾情况下各种因素的复杂作用,需进一步改进;楼梯口附近起火,烟气易从挡烟垂壁溢出向站厅层蔓延,站台火灾时站厅层为送风状态,存在溢出烟气时站厅层烟浓度可增至大于站台层;站台公共区着火,增开隧道风机,能够增加楼梯口风速,但由于对流场的扰动,破坏了烟气分层,使烟气充填区域增大,因此,防排烟系统设计中科学组织烟气流动、合理控制烟气运动路径与控制排烟量同等重要.     

三坊七巷古建筑改建商用场所消防安全分析

利用FDS和Building EXODUS软件实例分析了某三坊七巷历史文化街区古建筑中改建的某商用场所(聚春园驿馆)的消防安全性能,模拟烟气运动过程得到人员可用安全疏散时间,模拟人员运动疏散过程得到人员必需疏散时间,验证场所的消防安全性,并提出类似场所消防管理的改进建议,对类似场所的消防审批和监管提供参考.     

建筑室外平台对烟气蔓延的抑制作用

某城市广场利用外庭平台结构,将商业综合体的人员疏散同城市交通换乘相结合解决疏散问题。对其火灾时室外平台区域的烟气蔓延情况进行研究,利用FDS分别模拟楼层高度与室外平台宽度的不同比例对于烟气蔓延的影响,分析了烟气温度,能见度水平等主要安全指标,得出楼层高度与室外平台宽度比例在1∶0.6～1∶0.8之间时能较好地保障平台区域的人员疏散。并建议对室外平台同建筑的商业区域进行防火分隔,防止烟气蔓延到外庭区域。     

室外风对火焰特征影响的数值模拟研究

为研究高层建筑或超高层建筑中室外风在玻璃破碎后对火焰特征的影响,运用FDS数值模拟方法,对风速为0～24m/s的17个自由燃烧算例进行了模拟研究,拟合了适用于较大室外风速条件下的火焰长度及其倾角计算公式,并与Dfaveri模型、Drysdale模型进行了对比分析。结果表明:室外风速增大会使火焰长度及其向上风向倾斜的角度减小,但会使火焰向下风向倾斜的角度增大。     

基于地质统计学的火场物理参数空间变异性分析

介绍地质统计学基本原理,利用火灾动力学模拟软件FDS对某一火灾场景进行模拟计算,以火场烟气中一氧化碳的体积分数为例,在FDS计算结果基础上进行克立格估值计算,并以三维立体图直观显示其空间分布特征。将克立格估值结果与FDS计算结果进行对比,验证该估值方法的可靠性,并展望地质统计学在消防领域内的应用前景。     

地下车库火灾烟气运动规律的实验和数值仿真

对西安地区地下车库进行调研,得到汽车出入频'度范围为0.23～1.33 h-1.采用模型实验和FDS数值模拟的方法对地下车库火灾烟气运动进行研究,分析烟气运动规律以及排烟量、火源位置和强度对烟气控制方面的影响.结果表明:排烟量增大20%,烟气浓度减小7%,能见度不与排烟量的增大成正比;火源位于空间中心位置的火灾危害最大.     

火灾环境下钢结构响应行为的FDS-ABAQUS热力耦合方法研究

火灾环境下钢结构热力耦合分析普遍采用ISO834标准升温曲线（或火灾升温经验公式）描述结构的升温过程,然而这种方法并不能准确描述真实火灾环境下结构的升温过程。为了分析钢结构在真实火灾温度场下的热响应行为,该文以整体结构作为研究对象,提出了基于FDS和ABAQUS的火-热-结构耦合分析方法。该方法通过创建FDS-ABAQUS耦合接口,将FDS模拟得到的火灾动态温度场数据传输到有限元软件ABAQUS中,使用ABAQUS对整体结构进行热力耦合计算,得到整体结构在特定火灾场景下的力学响应特性。案例分析表明,该文创建的耦合方法可将FDS模拟得到的温度场数据传输到ABAQUS模型,分析结果显示传输温度场数据最大误差为2.18%;模拟整体结构热响应行为时考虑不均匀热膨胀引起的内力,模拟结果更接近真实火灾场景下的力学响应。     

原木楞堆火灾烟温变化数值模拟研究

采用大涡模拟燃烧模型,应用火灾动力学模拟软件FDS对原木楞堆燃烧过程中的温度场和烟气变化规律进行数值模拟研究。模拟结果表明,300 s后,原木楞堆燃烧由不稳定状态转变为稳定燃烧状态,烟气出现明显的分层;原木楞堆垂直上方温度与水平距离大致呈双Lorentzian曲线规律,而楞堆周围的水平空间保持一个稳定的温度值。