自然通风对高大空间内早期烟气运动规律的影响

采用实体试验的方法,选用木材、棉绳和正庚烷试验火,在大空间建筑中进行早期火灾试验。试验人员在密闭无干扰和7m自然通风条件下对不同火源以及高大空间内不同火源位置分别进行了试验,对试验火的烟气温度进行了分析研究,总结了外界环境干扰和不同火源位置对早期火灾烟气在高大空间建筑中运动的影响,为高大空间建筑物火灾探测报警设备选型及设置提供设计依据。     

静电除尘技术在火场消烟中的应用探讨

针对相对封闭空间发生火灾时烟气无法及时排除的现象,在介绍静电除尘技术原理的基础上,分析了在火场中利用静电除尘技术进行消烟的可行性、研究现状及存在问题,并提出了改进的方向。将静电除尘技术运用于火场消烟中,可以最大限度地减少相对封闭空间由于烟气无法及时排除带来的危害,为设计出一种运用于相对封闭空间消烟的装置提出理论现实性和科学性。     

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.     

扁平空间火场排烟风机开启时机优化研究

已有的扁平空间排烟口开启时机研究中排烟口均为同时开启,为探索新型排烟口开启方式,以某小区地下停车场的一个防烟分区为研究对象,利用FDS火灾模拟软件建立模型并模拟,分析各工况烟气蔓延时间、烟气浓度、烟气层高度等数据对比排烟口按照烟气蔓延方向顺序开启与同时开启的排烟效果,并研究排烟口开启阈值与火源位置的影响,得到结论:当火灾发生在远离出口处时,烟气蔓延至下游出口所需时间随排烟口开启阈值增加而缩短,排烟口开启时机对烟气水平方向浓度分布的影响仅表现在烟气扩散至下游出口前;当火灾位置在远离出口处时,设置当烟气蔓延至排烟口位置时排烟口开启,地下停车场5个出口处总烟气单位长度消光率与排烟口同时开启相比低10%/m,250 s至300 s出口处平均烟气层高度高0.11m以上,排烟效果最佳;改变本文地下停车场模型火源位置,烟气蔓延至排烟口位置后开启排烟对烟气浓度分布及烟气层高度控制仍然最好,可见扁平空间内以烟气蔓延至排烟口位置作为排烟口开启条件,排烟效果最佳,且不受火源位置影响。     

不同火源功率下地下环道火羽流运动机理研究

为研究地下环道不同火源功率下火羽流卷吸特性机理,采用数值模拟结合理论分析,设置9个典型火灾场景,定量分析火羽流温度场、烟羽流高度变化等卷吸特性。得出结论认为,火源功率对温度场影响最大,对烟气层高度影响较小;火源位于主干隧道火灾危险性最高,该位置发生火灾时不同火源功率下的温度、烟气层高度均达到人员疏散危险值。研究可补充现有受限空间的火灾动力学理论,为地下受限空间烟气控制、人员疏散及火灾综合防治提供理论依据。     

地下商场安全疏散设计难点分析

通过对地下商业建筑特征和火灾危险性的介绍,针对地下空间商业建筑的安全疏散进行设计分析,介绍密闭空间内人员在内部环境、自身反应速度、烟气扩散、能见度等因素的影响下,安全疏散的时间、方式、安全出口数量等的设计方式,探讨地下商业安全疏散设计的最佳方案。     

武汉光谷广场综合体全地下高大空间自然排烟可行性研究

对武汉光谷广场综合体全地下高大空间最不利火源位置处行李引发火灾时,采用自然排烟设计方案的效果进行了研究,对火灾时烟气的蔓延过程、能见度、温度场及CO浓度等指标进行了模拟分析。研究表明,该地下高大空间利用顶部采光带设置自然排烟窗,在火灾发生时能将火灾烟气有效排出,且能为人员疏散提供安全环境。烟气上升过程中,装修吊顶对烟气的阻隔效应明显,随着吊顶镂空率的减小,自然排烟效率下降。建议吊顶镂空率应大于33%,以确保烟气有效排出和人员安全疏散。     

防护工程水帘柜消烟策略模拟研究

防护工程相对封闭,一旦发生火灾,高温烟气无法排出,严重危害工程内部人员安全,使用水帘柜可以有效消除工程内部火灾烟气。通过数值模拟方法研究不同消烟工况下工程内温度场和能见度分布,得出水帘柜消烟在工程内部的使用策略。研究表明:消烟风量越大,烟气沉降控制效果越好;但当消烟风量过大,会造成气流短路,影响水帘柜使用效果。当消烟风量一定时,消烟口个数少会导致明显的烟气层吸穿现象,但消烟口过多会导致消烟效率较低。当风量为17900 m~3/s,均匀布置3个消烟口时,水帘柜消烟净化效果最好。     

隧道内水喷雾系统参数对灭火效果的影响

选取某地下交通联系隧道的一部分作为研究对象,利用FDS进行水喷雾流量密度、雾化角、初始速度对火场环境影响的研究。结果表明,水雾喷头体积流量密度增加,火源下风方向的烟气浓度降低显著;在喷头布置间距和体积流量密度相同的前提下,增大雾化角,有利于降低火源下风方向的烟气浓度;增加水雾液滴的初始速度,火源下风方向的烟气浓度降低,但会加剧烟气沉降、紊乱现象。     

地下狭长封闭空间烟气填充模式可视化实验研究

实验研究结果表明:当模型的形状系数小于2时,烟气形成自上而下的填充方式,烟气界面和水平面平行;当形状系数大于等于2时,烟气形成狭长空间的填充方式,而且形状系数越大,该填充方式越明显.在两种烟气填充方式下,烟气浓度分布特点不同:形状系数小于2时,烟气浓度在同一个水平面内分布相对均匀;形状系数大于等于2时,烟气浓度在同一水平面内分布很不均匀,远离火源处的烟气浓度远高于火源附近区域的烟气浓度.地下狭长、封闭空间的烟气填充方式对人员逃生不利,在制定地下建筑防火排烟逃生预案时应予以充分考虑.     

水电站不同火源强度烟气运动模拟

应用FDS模拟水电站地下主厂房火灾烟气填充与流动动态过程,分析不同火源强度下烟气分层规律.重点分析火源强度为10 MW时的烟气填充过程、顶棚射流温度和横向烟气温度的变化特点.结果表明,烟气到达某一高度的时间随火源强度的变化服从一阶指数衰减;顶棚射流温度和烟气层横向温度变化具有很强的规律性;下层空气温度不高但浓度相对较高;同一水平面的烟气浓度分布很不均匀,距火源30 m以外处的浓度是距火源中心10 m以内处浓度的2～3倍.     

细水雾在公路隧道内火灾控制性能研究

建立隧道模型,改变火源功率、火源位置、细水雾喷头个数、雾滴直径等参数设置火灾工况,研究细水雾对城市公路隧道火灾的控制性能。研究结果表明,细水雾具有良好的降温隔热效果,能较好阻止火灾烟气的扩散。火源靠近隧道侧壁时细水雾降温效果略差于火源位于隧道地面中心时;喷头压力越大,喷雾粒径越小,与烟气的接触面越大,吸热蒸发效率越高,降温效果越好。     

基于特殊空间内烟气流动性状的防排烟设计及模拟分析

基于特殊空间形式,利用FDS火灾模拟软件对异形空间内的烟气流动性状模拟,提出了一种针对特殊异形空间内火灾烟气的气流组织特殊"微正压"设计策略,并通过火灾模拟软件模拟验证该策略能够有效对应空间内的烟气流动,进而有效保证火场环境中人员的安全疏散。     

地下大空间步行街火灾自然排烟有效性热烟试验

采用热烟试验方法研究某地下大空间步行街区采用自然排烟模式的有效性。火源面积为 2 m2 ,火源的功率约为1 500 kW,设置 3 处典型火源位置。结果表明,在自然排烟模式下,大部分烟气在热浮力作用下通过火源上方的自然排烟口排出至室外,仅在局部区域产生少量烟气的聚集、沉降现象。在模拟计算的人员疏散时间内,疏散路径及疏散出口能见度高,总体控烟排烟效果明显,烟气流动沿程的温度变化对人员疏散行为的影响不明显。     

不同坡度下地下环形受限空间烟气羽流扩散规律

以某典型地下环形隧道为例,结合数值模拟、理论分析研究不同坡度、不同火源位置等共同作用下地下环形隧道烟气羽流扩散规律。定量分析3个火灾场景下(火源位于隧道主干隧道、出入口支路隧道、交叉路口隧道),不同坡度(0隧道坡度、3%隧道坡度、5%隧道坡度)隧道内温度、烟气高度、能见度分布情况。研究表明:隧道坡度越大冷空气卷吸越强烈,烟气降温越快,烟气沉降速度越快;隧道坡度导致隧道内温度场出现明显的单向发展规律。     

水喷淋系统对温度和烟雾浓度的影响

为了研究水喷淋系统对火场内温度和烟雾浓度的影响,建立了一个双层建筑的仿真模型,利用FDS软件进行模拟分析。在该模型内每层的一定高度设置水喷淋喷头、感烟探测器和热电偶。结果表明,开启水喷淋系统,能够有效降低室内温度,减小高温对建筑结构的破坏,保证结构稳定性;开启喷淋会降低排烟效率,导致空间下部区域有毒烟气的体积分数增加,降低能见度。在被困人员较多的火场,可根据火场内的温度、火灾燃烧的时间等适时地关闭喷淋系统;在被困人员较少或没有被困人员时,则应重点关注喷淋的控火降温效果等。     

基于烟气蔓延的相邻隧道纵向间距确定

借助于理论分析和数值模拟方法,对城市地下道路发生火灾时,火灾在隧道出口的扩散特性进行了研究,并借助烟气的扩散距离探讨了城市地下道路相邻隧道间的安全间距。研究结果表明:当起火隧道内无烟气控制,烟气在隧道出口自由蔓延时,烟气蔓延到下游隧道的可能性极小。当火源上游施加临界风速,设计火灾小于30 MW时,为避免上游烟气扩散到下游隧道,城市地下道路相邻隧道间的间距可设置为大于100 m。     

易燃液体燃烧烟气在空间不同位置的沉积规律

在搭建的试验房间顶部及墙壁上布置一系列采样板,模拟火灾现场中易燃液体燃烧烟气的蔓延和吸附情况,然后定量提取采样板上吸附的烟尘,并利用GC/MS进行定量成分分析,根据采样板上烟气特征成分的含量,确定易燃液体燃烧烟气在不同空间位置的沉积规律,从而确定火场勘查中物证提取的最佳位置。试验结果表明,火源上部正对火源处为最佳提取位置,同时还可提取墙角处,以及距火源最近的壁面和顶面交汇处的烟尘。     

超大方形空间火灾特点的仿真与实验研究

针对超大方形建筑空间消防安全,采用仿真与实验相结合的方法,对此类空间发生火灾后的温度分布、烟气沉降、氧气浓度等内容展开了研究。研究表明,此类空间一旦发生大尺度火灾,烟气运动会出现明显的“分层”“顶棚射流”“壁面射流”现象;火场内温度分布呈现高、中、低3 个梯度,高、中两个梯度会在300 s 内超过人体承受温度;烟气沉降过程中会短暂停留在距离地面某一高度处;同时,烟气沉降到地面后,可燃物仍将继续长时间在浓度约为16%~18%的氧气中继续燃烧,且氧气浓度最低位置不是在火源附近,而极有可能出现在远离火源的墙壁下部。     

蔓延火灾下钢框架结构抗火性能试验研究

为研究蔓延火灾下钢框架结构建筑室内火灾温度场、钢构件温度分布和位移的发展规律,对1个足尺的两层钢框架结构进行蔓延火灾试验,测量试验区域内关键位置的空气温度、钢构件温度和位移。试验结果表明：试验中火源房间内的火灾过程呈现4个明显的发展阶段,受火70min时室内火灾达到全盛,测得火灾烟气层最高温度730℃;受火82min时火灾从火源房间蔓延至邻近房间,导致了邻近房间内各受火钢构件温度峰值出现在不同时刻,同时,各构件历经扩散热烟气加热、直接受火加热和冷却降温3个阶段,呈现反复升降温的受火过程;受火过程中,钢构件温度变化显著滞后于火场温度,受火钢柱先后升温产生向上的轴向变形。与传统室内火灾相比,蔓延火灾扩大了火场范围和钢结构受火范围,对结构安全和人员安全造成更大威胁,因此在进行结构抗火设计时应得到充分考虑。