隧道火灾中正庚烷池火燃烧特性的实验研究

隧道火灾中热释放速率是评估临界风速、最高温度及温度分布的一个重要参数,而火源高度和隧道宽度是两个影响热释放速率的重要因素。为揭示上述两个因素对隧道火灾发展的影响,在缩放比例为1:10的隧道模型中进行了一系列小尺寸火灾模拟实验并对正庚烷池火的燃烧过程进行了研究。结果表明:隧道火灾的热释放速率明显大于开放环境,其燃烧过程可分为初始燃烧阶段、过渡阶段和稳定燃烧阶段;增加火源高度地面火灾（火源高度与隧道高度之比H*=0.1）质量燃烧速率小于其他各工况,H*=0.7时质量燃烧速率能增大到地面火灾的3.53倍~5倍;无量纲火焰蔓延总长度正比于无量纲热释放速率的五分之二次方,由于隧道侧壁的限制作用,其比例系数小于Hasemi's模型。     

基于移动载荷引燃的高速列车火灾人员安全疏散研究

针对列车移动载荷作为引火源导致车内火灾发展蔓延的情形,采用数值模拟方法建立车厢火灾燃烧及人员疏散模型,研究了引火源燃烧特性对列车火灾发展、烟气分布及人员疏散的影响。结果表明:车厢火灾发展主要取决于引火源的火灾增长系数,而引燃周围可燃材料的时间主要取决于引火源最大火源功率;从温度的角度分析,为保证着火车厢人员安全疏散,引火源不得超过150k W;引火源为超快速发展时,着火车厢疏散时间的修正系数K可取1.25～1.35;快速发展时K可取1.1～1.3。     

狭长地下受限空间火灾燃烧模拟实验研究

本文根据多数狭长式地下受限空间实际结构,建立了火灾模拟实验平台,进行了多次不同油品质量的火灾燃烧实验,测量了狭长式地下受限空间火源热释放率和烟气温度分布,得到了火源热释放率曲线,以及烟气温度分布的实验测量数据,并对结果进行了分析.     

防护工程非火源房间火灾烟气特性研究

为讨论防护工程火灾时非火源房间内烟气特性,根据相似原理搭建了模型与实体比例为1:4的单室-走廊-单室模型实验台,进行了2个工况的模型实验,对比研究分析了烟气扩散室内和门口走廊中烟气温度、CO浓度、CO_2浓度及O_2浓度等烟气特性。结果表明,火灾发展阶段,扩散室内的烟气温度比门外走廊处低,烟气中CO、CO_2和O_2对人体的危害性比走廊处小,烟气温度和浓度变化滞后于走廊;火灾充分发展阶段烟气扩散室中烟气温度和浓度与走廊中几乎相同。火灾时,远火源端单室中烟气危害更大。     

大空间内着火位置对火灾增长的影响

以大空间展厅为例,利用火源辐射模型和烟气辐射模型并结合CFAST6．0区域模拟软件的计算结果,对比分析了大空间内不同着火位置下火灾增长的情况。研究结果表明仅考虑火源热辐射的情况下,展厅内着火位置越处于左右中间对称处,其火灾增长越快,热释放速率峰值也越大,达到热释放速率峰值的时间和火灾的持续时间越短,处于展厅中心位置时所有值达峰值。对火源热辐射和烟气辐射综合考虑时,到达热释放速率峰值时间与火灾持续时间的规律同仅考虑火源辐射模型时一致,但热释放速率峰值均有不同程度的提高。     

火灾环境下钢构件升温过程的模型研究

对良好分层情况下的室内火灾进行建模，研究了实际火灾环境下的钢构件升温过程。在全尺寸的实验房间开展了油池火燃烧实验，通过不同的羽流模型和溢流模型，预测室内温度和钢构件温度的变化，并对羽流模型的适用性和影响计算的一些参量做了分析。最后对一个候机厅内钢架结构的零售商店的设定火灾进行构件升温预测。     

常用室内装饰材料燃烧的FDS模拟分析

为了获取室内装饰材料的火灾安全性,应用FDS火灾动力学仿真软件分别模拟了PVC(聚氯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)三种常用装饰材料的燃烧特性.模拟结果显示,PMMA材料初始燃烧速率最快,50s内近火源温度接近500℃,PS次之,PVC较为缓慢,但在500s内温度可达500℃以上;450s时PVC燃烧的过门热流量达到130kW,为三者最高;PVC材料初始产烟效果要弱于PMMA、PS两种材料,但70s后烟层高度下压趋势更为明显.模拟结果可以为室内消防设计及火灾现场人员的安全疏散提供参考依据.     

服装类商场中庭建筑的火灾相似模型实验研究

通过相似模型实验,得到了服装类中庭建筑火灾的火源燃烧发展规律和火源释热率变化规律;同时,分析得到了该类中庭建筑的火灾烟气填充运动规律.     

多室内固体可燃物火灾烟气运动的大涡模拟

建筑火灾中的火源多为固体可燃物。该文基于固体可燃物热解动力学模型,对多室内聚氨酯泡沫(PUF)板热解与空间火蔓延及烟气运动的相互作用进行了大涡数值模拟。计算得到的PUF板质量变化速率和各房间内烟气温度及CO2与O2浓度随时间的变化与实验基本相符合。CO2浓度随时间变化达到的峰值在着火房间最高,在邻近房间较低。O2浓度随时间变化达到的谷值在着火房间最低,在邻近房间较高。烟气温度和浓度峰值与谷值的出现与PUF板质量变化速率的峰值有关。     

地铁隧道火灾双点排烟烟气温度分布特性的试验研究

基于1:20的模型试验,研究了火源热释放率、排烟量和风口长度对地铁隧道火灾双点排烟烟气温度分布特性的影响。结果表明:火源段烟气温度随着火源热释放率的增加而显著增加,在排烟作用下非火源段烟气温度急剧下降;排烟量和风口长度对火源段烟气温度几乎没有影响;排烟量对非火源段烟气温度影响较大,而风口长度对非火源段烟气温度影响不大。     

方钢管混凝土柱-外环板式组合梁节点在地震损伤后的耐火性能分析

为研究方钢管混凝土柱-外环板式组合梁节点在地震损伤后的耐火性能,该文建立了有限元数值模型,并用其他研究者完成的试验数据对模型进行了验证。在此基础上分别建立了震损后组合梁节点在三种受火工况下耐火极限计算模型,分析了组合梁节点柱防火保护层在滞回加载中的脱落位置及脱落程度和三种受火工况对节点耐火极限、破坏模态的影响。结果表明:经历柱端往复荷载作用的节点随着损伤程度的不断加重,钢管应力值及变形程度明显增大;当节点在楼板以下区域受火时,随着受火时间的增长,栓钉由底部至顶部的温度梯度较明显,楼板混凝土由于栓钉的影响,温度场分布呈现波浪形;不同损伤程度及不同受火工况对节点破坏模态均影响显著,但有无考虑防火保护层脱落的节点在三种受火工况下的破坏模态均没有较大差别;在楼板以下区域受火及楼板以上区域受火两种工况下,防火层脱落对重度损伤节点的耐火极限影响显著。在楼板上下区域均受火的工况下,防火层脱落对节点的耐火极限没有显著影响。     

狭长受限空间火灾突变行为倾角效应的数值模拟

为了研究倾斜狭长空间火灾突变行为特性,基于CFD数值模拟方法研究了倾角为0°到30°范围内狭长受限空间(30 m×4 m×4 m)火灾特性参数(火焰形态和温度)的变化规律。结果发现:火焰高温区面积和火焰倾角等参数随倾角增加存在一个突变区域。当倾斜角度小于10°时,高温区面积、火焰与水平方向夹角以及纵向温度最大值位置等参数都基本维持不变;一旦超过10°,高温区面积明显增大,火焰与水平方向夹角明显减小,纵向温度最大值的位置也开始逐渐向火源上方移动。这表明倾斜壁面吸附作用会导致倾角过大的狭长空间火灾行为突变和后果剧增,这对于揭示火灾加速突变机理和指导狭长空间火灾安全设计有重要意义。     

Temperature distribution in steel frames exposed to a fire environment

Abstract

A theoretical model and a solution scheme for studying the temperature distribution in steel structures exposed to a prescribed fire environment are presented. Radiation and convection as well as conduction of heat are taken into consideration. The method of orthogonal collocation is employed for the solution. Efficiency of the method as applied to the problem is demonstrated. Temperature distributions in rigid frames exposed to the fire environment specified by ASTM standard curve are examined. It is found that the temperature increases rapidly only in regions surrounding the fire loads. No appreciable temperature change takes place elsewhere in the structures. The effect of the fire environment is essentially local to the heat source. The methodology described herein is useful for the quantitative assessment of the fire resistance of structures.     

电线电缆带电燃烧研究进展

分析了当前国内外在电线电缆带电燃烧方面的研究进展,主要关注了在役电缆温升特性、带电电缆故障着火机理和电流变量与燃烧特性的相互影响,分别对应了带电电线电缆起火本质原因、引燃特性及火焰蔓延特性。在电缆温升特性方面,分析了以热路模型或者数值计算模型为基础所建立的各类电缆线芯温度预测模型,并介绍了基于电缆温度预测模型所建立的各类线缆温度监测系统。在带电电缆故障着火机理方面,分析了由于绝缘层表面导电路径、高温导致空气电离及绝缘材料热解而形成的电弧故障引发火灾,以及由于短路、过载和接触不良等导致电缆线芯过热引发火灾的机理,并揭示了不同故障之间的相互诱发关系,分析了多种故障综合作用引发火灾的机理。在带电电缆燃烧特性方面,分析了电场与燃烧的相互影响关系与机理,并揭示了外部引燃条件下,通电电流变量对电缆燃烧特性及蔓延速度的影响规律,分析表明在制定电缆安全的相关标准和规范时,需考虑电缆火灾中持续通电电流的影响。     

建筑物内火旋风中心飘移的探讨与研究

火旋风是火灾中一种较为特殊的火行为，是火灾安全研究的一个重要内容。针对建筑物内火旋风的行为进行研究，提出了一种用于描述和表征建筑物内火旋风中心飘移的分析方法。结合此方法，应用大涡模拟技术对火旋风中心飘移现象进行了数值模拟研究，得到了火旋风中心飘移的平均角速度、温度峰值、高温中心位置等重要参数。     

森林火险与气象因素的多元相关性及其分析

森林火灾发生概率预测涉及气象、树种、地理条件与人类活动等诸因素，气象参数对火灾的影响一直是森林火灾研究的重点之一。选用日平均湿度、降水量、平均风速、平均温度和日照时间等5种典型气象参数，利用BP神经网络分析了它们对火灾发生概率的综合影响；研究了多种气象参数综合作用下火灾发生概率的变化规律。结果表明，气象参数与火灾发生概率之间存在稳定的关联，神经网络在处理多参数综合影响方面具有较好的泛化能力，可以作为预测林火概率的可靠方法，为森林火灾研究提供了基础数据。     

地铁车站出入口火灾烟气特性的模拟研究

利用木垛火模拟地铁火灾的演化过程，在地铁车站出入口的缩尺度模型中进行模拟实验。采用温度相对值，分析地铁火灾沿车站出入口烟气温度下降的规律及其影响因素。通过实验图像，对烟气分层所需条件以及区域模拟方法在地铁火灾烟气特性研究中的适用性进行了讨论。气体成分测量结果表明，出口处烟气中CO的质量分数存在阶梯状变化的规律。