防火分隔及排烟措施对综合管廊电缆火灾烟气蔓延的影响

以某综合管廊为研究背景,利用PyroSim 模拟软件建立的仿真计算模型,研究了设立挡烟垂壁、改变防火门开启程度、增设排烟设施等情况下的烟气蔓延规律。研究发现：在烟气未充满管廊时,挡烟垂壁会使烟气蔓延速度降低,烟气蔓延速度与挡烟垂壁高度成反比;防火门打开会使火灾烟气蔓延至相邻防火分区,烟气蔓延速率与防火门开启程度成正相关;机械排烟设施会使烟气蔓延速度显著降低,最高降低约50%,当烟气完全充满整个管廊时,会显著降低综合管廊内烟气浓度,烟气层温度最高降幅32 ℃,能见度最高增加了66%。通过对综合管廊内烟气蔓延的研究,探寻防治综合管廊烟气蔓延的最佳措施,为综合管廊烟气防治的实际工程应用提供参考。     

T型地下综合管廊电缆火灾数值模拟

针对特殊结构的T 型地下综合管廊,运用FDS 软件模拟不同火源位置及风速条件下管廊内电缆火灾的蔓延情况,分析火灾发生后管廊温度场以及烟气蔓延情况。对T 型管廊内不同位置处起火的火灾危险性进行排序,得到管廊内部风速为1.5m/s 且电缆处于稳定燃烧期时,交叉口处的烟气层高度最低,发现T 型交叉口处的烟气特性,为T 型地下综合管廊消防设计提供参考。     

城市地下综合管廊火灾烟气温度场研究

为研究综合管廊电力舱室内火灾初期温度场特征,建立1∶3.6小尺寸综合管廊模型,通过改变盛放汽油盘的大小改变火源功率,进行油池火火灾实验。运用Origin软件对温度数据进行分析,得到烟气温度与距离的衰减经验公式;运用FDS软件对与实验相同工况下的几何模型进行计算机模拟,以验证FDS模拟结果准确性。实验结果表明:不同火源功率下,烟气温度均呈现幂函数衰减;火源功率较大时,温度衰减梯度也较大;对距火源0.3m处垂直方向上烟气温度进行分析得知,火灾烟气蔓延过程中存在烟气分层现象。通过FDS模拟结果与实验结果对比,得出两者结果较为相近。     

地下综合管廊火灾蔓延及探测实验研究

通过搭建1∶1模拟管廊实验平台,开展了管廊电力舱的火灾蔓延动力学模拟实验和探测方法验证实验。对比分析了感温电缆火灾探测器、点型感烟火灾探测器、分布式光纤感温火灾探测器、图像型火灾探测器的有效性、可靠性及适应性。实验研究认为,地下综合管廊电力舱上部空间受限,电缆燃烧多为不完全燃烧,热量和热烟气快速聚集,热烟气是火灾后期蔓延的重要因素。分布式光纤感温火灾探测器和图像型火灾探测器对电缆火灾有很好的探测效果。     

火源及通风对地下综合管廊火灾的影响

利用PyroSim软件建立一段L型综合管廊模型并进行火灾数值模拟,并运用Origin软件对温度进行分析,研究了火源特性（火源位置和火源功率）及通风条件（风速和风向）对管廊烟气蔓延及温度变化的影响。结果表明,当火源位于管廊中部且功率大时,高温且有毒烟气能够在更短的时间内充满整个管廊,火灾危险性大;风速过大会造成大量的烟气在拐角处积聚,排烟的效果不与风速成正比。     

综合管廊电缆舱灭火系统效果研究

针对某综合管廊的电缆舱室,采取全尺寸实验和数值模拟结合的方法,探究综合管廊内电缆舱的火灾特性,对比分析干粉灭火系统和高压细水雾灭火两种灭火系统的灭火效果。将火源功率为0.7 MW 的乙醇火设置于电缆架底部,观察火灾发展和烟气蔓延情况,分析电缆舱火灾特性;对比两种灭火系统开启后管廊内的温度和烟气变化规律,分析灭火效果。在实验基础上利用FDS 软件进行数值模拟以补充验证多工况火灾灭火结果。结果表明,电缆舱关闭防火门后,火灾不会持续发展,舱内温度稳定在600～700 ℃之间;干粉灭火系统有效灭火时间较短,且降温效果有限,火源上方温度降至440 ℃后发生了复燃现象;高压细水雾系统有效灭火时间较长,可以持续进行灭火,降温效果较为明显,且对于烟气蔓延有较明显的抑制作用,能为后续消防队员进入创造有利条件。     

综合管廊内防火隔板对电缆火蔓延的影响

以苏州城北路综合管廊标准段为参考建立FDS全尺寸火灾数值仿真模型,模拟分析综合管廊电力电缆舱室发生火灾时的火势发展形势、温度分布。在管廊左、右两侧设置了4层电缆,分有、无防火隔板两个场景研究防火隔板对火势发展及温度分布的影响。结果表明：未设置防火隔板时,管廊内发生火灾时火势的发展方向首先以横向蔓延为主,顶部电缆随着火势的扩大及烟气聚集传热发生燃烧最后向管廊的其他区域蔓延。设置防火隔板后,竖向火的蔓延时间延缓了约40%,管廊内最高温度降低约18%。     

液氮及排烟共同作用扑灭电缆火灾有效性研究

城市地下综合管廊电缆火灾危险性极大。运用FDS软件模拟液氮和机械排烟共同作用、仅有机械排烟以及无液氮和机械排烟3 种工况下,综合管廊内部电缆火灾蔓延情况。分析火灾发生后综合管廊内部烟气蔓延及温度分布,发现液氮和机械排烟的共同作用能迅速扑灭火灾从而减小由于发生火灾造成严重后果的危险程度。分析不同的注氮速度和机械排烟速度对扑灭综合 管廊电缆火灾的影响,发现适当增加注氮速度和排烟速度有利于扑灭电缆火灾。     

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。     

综合管廊电缆燃烧烟气温度实验研究

为研究综合管廊内电缆燃烧烟气温度特征,建立了1∶3.6小尺寸综合管廊模型,进行电缆火灾燃烧实验,对温度数据进行分析。结果表明:火灾烟气温度存在纵向衰减,且距火源越近处衰减速度越快;电缆水平燃烧蔓延速度约为0.023 5 m/min;与火源同一横截面、距火源0.3 m处垂直方向上烟气温度呈现出明显的跳跃现象;与水平方向夹角45°处是弧度方向上烟气温度由低温向高温的过渡位置。应加强综合管廊内上部结构的抗火性能以及与水平方向夹角45°及以上区域的防火设计。     

着火列车驶入隧道停靠救援站烟气控制研究

为研究铁路隧道救援站火灾烟气蔓延的规律并为火灾情况下铁路隧道救援站内控烟方案设计提供技术依据,笔者建立了几何比尺为1∶50的铁路隧道列车行驶模型试验平台。通过室内模型试验,对自然通风以及3种轴流风机风速影响下铁路隧道救援站火灾烟气蔓延规律展开研究。同时,用Flunet数值模拟软件建立了动网格模型,计算了2种火灾工况结果并与模型试验进行对比分析。试验结果表明:隧道内活塞风大小受列车车速的影响,两者成正相关。未开启风机时,离火源较近的前后横通道均会被烟气侵入;开启右线主隧道两端风机进行2 m/s送风后,仅有7号横通道有烟气侵入。     

凹廊式高层建筑火灾烟气蔓延数值模拟分析

以某火灾事故建筑为原型,运用FDS模拟凹廊式高层建筑火灾的蔓延过程,对比室外凹廊处和室内起火的条件下烟气蔓延情况,分析凹廊处起火烟气蔓延速度、温度、遮光率和烟气的质量浓度等参数的变化以及有无主导风向对火灾蔓延的影响。结果表明:烟气垂直方向蔓延速度表现为距离着火点越近速度越快;有凹廊设计的高层建筑更易形成"烟囱效应",加速火势蔓延,应提高凹廊处耐火限度,增加防火、防烟设施;凹廊式建筑设计施工中应对主导风向的下风向一侧提升耐火限度。     

公路隧道纵向通风对火灾烟气分层影响研究

纵向通风目前是我国长隧道使用最多的通风排烟方式。通过1∶ 10隧道模型火灾排烟试验,利用激光片光观测火灾烟气分层结构,分析了纵向通风对火灾烟气分层结构的影响;通过数值模拟,研究了隧道采用纵向通风排烟的效果。结果表明:在无风情况下,火灾初期烟气能够较好地维持在隧道顶部,与空气分层界限明显;开启纵向排烟后,能够有效抑制火灾烟气向火源上游蔓延,但烟气分层结构遭到破坏并随着风速增加逐渐消失,火源下游区域能见度下降;纵向排烟风速维持在临界风速及以下,可降低纵向风对烟气分层的影响。     

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。     

隧道火灾重点排烟系统烟气控制效果及排烟效率研究

采用数值计算方法,考虑热释放速率、排烟量、排烟口间距、排烟口面积、尺寸比和隧道高度,研究隧道火灾重点排烟系统下烟气蔓延距离、温度分布、排烟口风速和排烟效率。结果表明：火灾烟气蔓延距离随排烟量的增大而缩短,隧道顶棚温度下降;在排烟量不变的条件下,更大的排烟口宽长比能够缩短烟气蔓延距离;而排烟口间距的变化对排烟效率影响不明显。基于研究结果,给出了5 MW和20 MW火源功率下的重点排烟系统排烟量和排烟口布置建议值。     

着火列车制动进站过程烟气扩散特性模拟

为探究火灾列车制动驶向地下车站进行救援时的烟气扩散特性，采用理论分析和数值模拟的方法研究在不同控制烟气措施下，火灾列车减速至停止过程中烟气在车站轨行区及站台层的扩散规律，以及车站防灾通风系统受到的影响。结果表明：火灾列车制动进站时受移动火源与活塞风两大特性影响，烟气在上下游表现出明显的不均匀、不对称分布规律；屏蔽门虽能有效阻止烟气蔓延至站台层，但同时会增大轨行区活塞风速，增加烟气蔓延速度，不利于安全疏散；受活塞风影响，轨行区排烟效率下降了14%，轨行区各排烟阀火灾中下游排烟效率更高。     

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。     

胶州湾海底隧道防排烟设计探讨

分析海底隧道火灾烟气的特点及危害.结合青岛胶州湾海底隧道情况,运用FDS模拟分析海底隧道半横向通风在各种情况下的排烟效果,通过改变排烟口数量、排烟量以及隧道内纵向风速等参数研究烟气运动规律.结果表明,排烟量相同时,开启的排烟口越少,越有利于控制烟气向两端蔓延;存在纵向风时,火源上游排烟口越少,烟气抑制效果越好,烟气运动速率随纵向风速的增大而减小.     

公路隧道不同坡度疏散通道烟气运动模拟

运用FDS软件,基于大涡模拟对隧道内疏散通道的烟气特性,以及疏散通道坡度对烟气蔓延产生的影响进行数值模拟。在总结前人的隧道火灾烟气特性研究成果的基础上,分析火灾时疏散通道内烟气蔓延、纵向温度场分布以及拱顶温度变化规律。结果表明:在自然通风情况下,坡度越大,对疏散通道内烟气蔓延的影响越大;坡度在0～5%范围内存在一个临界值,临界值以上烟气温度衰减沿疏散通道方向随坡度增大而加快;临界值以下烟气温度衰减随坡度增大而减慢。研究结论将有助于隧道防排烟工程的设计和管理。     

基于FDS的小餐馆火灾模拟研究

通过对近年来频繁发生火灾的某小餐馆进行数值模拟，研究了在食用油火灾自由发展下的烟气蔓延状况以及食用油火灾没有蔓延时对油烟道温度的影响，并探讨了在三种不同参数设置下，细水雾对食用油火灾的抑制状况。得出结论：食用油火灾蔓延后，烟气会迅速布满整个餐馆；在不对食用油进行灭火处理的情况下，食用油火灾会引发油烟道火灾。三种不同参数设置下的细水雾均能有效避免油烟道火灾。