火羽流轴向温度大涡模拟与实验比较

为了验证基于大涡模拟的FDS技术研究火羽流中心线轴向温度的可靠性,建立FDS模型对某实体厂房中640、1 080kW的池火灾进行数值模拟,并与实验室开展的全尺寸池火灾数据及经典理论模型预测值比较。研究结果发现,基于大涡模拟的FDS技术得到的火羽流中心线轴向温度与试验数据变化趋势基本吻合;与经典羽流模型预测的数据相比,FDS模拟得到的火羽流中心线轴向温度吻合度最高,其相对误差值普遍偏小,仅仅在个别点会出现相对误差偏大的现象。     

原木燃烧羽流的试验研究与数值模拟

采用落叶松作为试验原木材料进行室外燃烧试验,水平和竖直方向设置热电偶,研究在0、2 m/s风速条件下原木燃烧时火羽流温度随时间的变化情况。采用FDS模拟原木燃烧火羽流温度,与试验结果进行对比。结果表明,FDS能够模拟原木燃烧火羽流的温度变化规律;火羽流中心线轴向温度随着高度的增加而降低,随着风速的增大降低的程度越大;经典模型可以预测原木燃烧火羽流的中心线轴向温度。     

高大空间池火羽流中心线轴向温度试验研究

开展高大空间640kW及1 080kW的小功率油池火灾试验,试验测量火源上方4.0～7.5m处羽流中心线的轴向温度。采用经典McCaffrey模型、Zukoski模型以及Heskes-tad模型预测羽流中心线轴向温度,并将理论预测值与试验值进行对比。对比结果表明:三种羽流模型预测的羽流中心线轴向温度与真实火场温度基本相吻合。McCaffrey模型预测的羽流中心线轴向温度最高,Heskestad模型次之,Zukoski模型预测温度最低。Heskestad羽流模型较适合于高大空间的小功率油池火灾火场温度的精确预测。火源功率较大时,Zukoshi模型预测结果可能较真实火场温度小。     

湍流反应流研究中的大涡模拟

针对湍流反应流分析高质量数值解所应具有的特征和准则，对比大涡模拟与N-S方程雷诺平均的能谱空间分解图，说明了大涡模拟的特点。使用FDS2程序对油池火进行模拟，以展示湍流反应流研究中的大涡模拟技术。     

火灾过程羽流质量流量的场模拟计算

采用火灾动力学模拟软件FDS软件,数值求解了受限火羽流与非受限火羽流的三维流场,在此基础上通过对速度和密度的积分,计算了一定高度处的羽流质量流量,讨论了火源位置(中央火、墙边火和墙角火)和火源面积对羽流质量流量的影响,并将计算结果与现有的经验模型进行了对比。     

顶部开口布置对自然排烟效果的影响分析

为了研究顶部开口布置方式对自然排烟效果的影响,建立基于大涡模拟的FDS模型对120、240、360、480kW的池火灾进行数值模拟。根据研究结果分析可知,顶部开口布置方式对自然排烟效果具有明显的影响,建筑顶部开口应尽量布置在可燃物集中或者发生火灾危险概率较大的位置,并尽量增加顶部开口的数量,以提高自然排烟效率,降低火灾危险性。     

升降横移式地下机械立体车库汽车火灾排烟量计算

分析了地下机械立体车库的火灾危险性,并基于升降横移式机械立体车库空间结构特征建立了与排烟量相适应的窗口羽流计算模型。运用火灾动力学软件(FDS)建立了地下立体车库模型,并对窗口羽流法和换气次数法分别计算出的排烟效率进行了对比分析。结果表明:着火停车单元内的火灾发展受排烟量影响较小;对于移送车通道空间内能见度、烟气温度以及车库内的CO浓度,窗口羽流计算法的模拟结果均优于换气次数法,可以为消防救援人员提供更高的安全保障。     

瘦高中庭羽流上升及排烟口布置的研究

为研究瘦高中庭建筑火灾独特的烟气流动特点及机械排烟对烟气的影响,采用全尺寸热烟实验及FDS数值模拟的方法,采集并整理了在无排烟系统影响下羽流的上升高度、羽流中心线温度数据,并与经典羽流模型及相关公式进行对比分析,研究了瘦高中庭内火灾烟气羽流的上升特点及排烟口布置方式对瘦高中庭机械排烟效果的影响。结果表明,Mc Caffrey模型适用于描述瘦高中庭羽流中心线温度,修正后的Zukoski模型适用于描述羽流上升时间与高度的关系;当排烟口总面积相等时,分设4个排烟口的排烟方式优于1~2个排烟口。     

基于XPS模型火试验的FDS火灾蔓延模拟分析

在分析挤塑聚苯乙烯泡沫板(简称XPS)模型火试验的基础上,进行了针对XPS火灾蔓延的FDS模拟。用FDS软件对火灾蔓延模拟进行了分析,并将FDS模拟的火灾蔓延情况与试验情况进行了比对,得到了模拟与试验过程相吻合的结果。     

隧道火灾中火羽流特性的数值模拟

利用F luen t软件对隧道火灾中火羽流特性进行了模拟分析,研究了隧道坡度对火羽流的影响,与前人所进行的数值模拟进行了比较,为隧道火灾的研究提供了一种有效的研究手段,为进一步研究隧道火灾临界通风速度奠定了基础。     

隧道火灾烟气控制数值模拟分析

用基于大涡模拟的FDS软件对隧道火灾烟气进行数值模拟计算,研究了横向通风机械系统风机效率,得出风机功率与机械排烟效果、效率的关系,并进一步提出了几点隧道火灾中人员疏散对策。     

某船舶机舱火灾发展过程的数值模拟与策略分析

以油池及甲板污油为火源点,基于FDS软件平台采用大涡模拟方法对某双机双桨船舶机舱火灾的发生、发展全过程进行了数值模拟.研究了该船舶机舱火灾发生及发展过程中不同时刻和不同高度下烟气运动与火焰蔓延的变化规律、舱内温度场的分布等情况以及它们之间存在的关系.对该双机双桨船舶机舱及类似结构的其他机舱的防火设计、火灾监测及防火策略提供了重要参考.     

窗间墙对窗口水平火溢流阻隔效果研究

建立1/2缩尺寸开口火溢流阻隔技术实验模型,研究窗间墙宽度对左右双室窗口火溢流阻隔效果的影响,得到窗口和窗间墙中心线温度竖向分布规律以及外立面横向和竖向温度分布规律二维图。利用FDS建立模拟模型,得到模拟结果和实验规律较吻合。结果表明,左右双室燃烧时,窗口溢出火羽流易发生融合;窗间墙越宽,阻隔路径越长,窗口溢出火羽流相互作用越小;当窗间墙宽度增至0.75 m时,能够有效阻隔左右窗口火溢流的相互影响。     

逆向坡度隧道内羽流触顶区温度的研究

建立城市地下隧道模型,利用火灾羽流模型及FDS研究不同的通风方式、不同坡度对火灾羽流触顶区温度变化的影响。火源功率取为5MW,隧道坡度为2.0%、3.0%、5.0%,通风方式为自然通风、纵向风速2m/s通风。对比计算值与模拟值的差异。结果表明,当隧道顶棚受到燃烧羽流火焰影响时,随着坡度的增加,顶部下方的最高温度略有降低,火源区上游的温度降低,火源区下游的温度则变化很小,火源区上游的安全范围随之扩大。在坡度隧道内,相比较自然通风方式,纵向通风的形式能有效降低触顶区温度,防止棚顶衬砌结构破坏。     

雾状水滴介入模式对灭火效能的影响分析

以舱室油池火灾为例,针对直流喷雾水枪灭火过程中雾状水滴与火羽流的交互过程,结合火灾动力学原理建立液滴在火羽流中垂向运动模型,揭示单支喷雾水枪扑灭船舶舱室火灾时影响雾状水滴灭火效能的主要因素。通过正交设计构造基于5因素的水枪灭火模式模型,运用火灾动力学软件进行数值仿真,分别运用控温曲线和极差计算对影响液滴灭火效能的关键因素进行单一和多重指标分析,验证液滴垂向运动方程的正确性。结合舱室灭火作业实际需求提出优化建议。     

消涡梁对立轴旋涡三维水流结构的影响研究

进水口前立轴漩涡会对水工建筑物产生不同程度的危害,需采取工程措施消除漩涡。采用三维数值模拟,基于RNGκ-ε紊流模型和VOF模型,成功模拟出稳定的立轴漩涡,并研究了不同尺寸的消涡梁对吸气漩涡水流结构的影响。模拟结果表明:消涡梁的设置改变了漩涡发生区域的切向速度、径向速度和轴向速度,减小表层水体的涡量,阻断底部螺旋流的向上发展,可以有效消除漩涡并改善进水口前水流流态;消涡梁上方各向流速随消涡梁增大而减小,在底部出水孔处各向流速没有显著变化,消涡梁下方切向流速呈现随消涡梁增大而增大的趋势。为保证消涡效果,并避免局部切向流速过大,建议消涡梁尺寸取漩涡直径的2倍。     

火灾烟气生成量的实验测量及其工程计算方法

介绍了火灾烟气生成量的四种实验测量方法——直接测量法、燃烧产物取样分析法、速度温度的点式测量法以及速度矢量的LDV/PIV全场测量法,并给出了几种常用的火灾烟气生成量的工程计算方法及其所基于的羽流模型。讨论了受限火羽流(墙边羽流和墙角羽流)质量流量与非受限轴对称火羽流质量流量之间的关系。指出了其中有待进一步研究的问题。     

基于BIM的建筑火灾安全分析

分析BIM模型和火灾模拟模型之间的异同之处,基于Autodesk Revit API二次开发技术,实现了BIM建筑模型与FDS火灾模拟模型之间的转化,应用FDS模拟公寓建筑火灾并应用人员运动模拟软件Pathfinder模拟人员疏散,最后应用Revit API将火灾模拟与人员疏散结果信息重载到BIM模型中。该方法可实现信息传递与集成,形成完整的基于BIM的建筑火灾安全应急分析路线,构建了BIM环境下建筑火灾安全与人员疏散分析技术体系。     

FDS和羽流模型在大空间建筑火灾中应用的研究

介绍了几种常见的轴对称羽流模型及其使用条件,通过数学计算和FDS模拟运算对几种模型在大空间建筑中的羽流质量流量、相同清晰高度下热烟气层的温度进行了对比分析,总结出大、小面积火源条件下,更为适用于大空间建筑的模型,为大空间建筑中的防排烟设计提供了参考。     

船舶通道火灾一维网络模型方法

选取某大型货船中的典型通道构建基于FDS的场模型和基于MFIRE的一维网络模型,进行船舶通道火灾的场模拟和网络模拟。对比FDS与MFIRE的烟气运动模拟结果表明:0~360s,MFIRE不能真实反映通道内热烟气的物理特性;360~600s,通道e_1、e_2、e_3的MFIRE结果同FDS结果的流量误差为9%、64%、1%,温度误差为6%、37%、3%。MFIRE模拟所需时间不到FDS的1%。通道内烟气的温度梯度越大,MFIRE模拟结果的精度越低。对于大型船舶火灾,MFIRE适用于火灾趋于稳定的情况下,模拟远离火源区域的通道烟气蔓延情况。