室内火灾机械排烟效果的模型计算与实验研究

研究了机械排烟情况下,室内烟气层保持在一定高度时,机械排烟速率和羽流卷吸速率的关系,并采用不同羽流卷吸模型和溢流模型,计算一定排烟速率下、不同火源功率时烟气层的稳定界面高度．在一个具有一定通风口高度的全尺寸普通房间内进行了实验,通过实验结果和计算结果,分析了机械排烟对烟气的控制效果,讨论了机械排烟情况下受限空间内的羽流模型的适用情况,同时对影响模型计算结果的一些因素进行了分析．     

室内火灾区域模拟烟气羽流模型的适用性

结合不同的烟气羽流模型与门口溢流模型,对室内火灾过程进行建模,利用区域模拟方法计算室内热烟气层厚度及温度随时间的变化情况.利用ISO 9705全尺寸标准火灾实验系统进行实验研究,通过计算结果与实验结果的比较,分析不同羽流模型的适用性.结果表明:Thomas模型与MeCaffrey模型预测的羽流流量值偏大,导致烟气温度计算值比实验值偏低,不适用于大功率火源的情况;Zukoski模型预测的羽流卷吸量偏低,其温度计算值比实验值偏高,适合于小功率火源的情况;Heskestad模型预测的羽流流量值较为稳定,区域模拟结果与实验符合得较好,可用于大功率火灾羽流的预测.     

集中排烟速率对隧道烟气热分层的影响

为研究集中排烟速率对烟气热分层现象的影响,采用1∶20缩尺寸集中排烟隧道模型(22,m长),开展2个排烟口对称开启、排烟速率在0.034～0.134,m3/s 场景下的模型试验．结果表明：层化曲线随排烟速率变化沿隧道纵向呈复杂的变化趋势,烟气热分层现象具有分段的特点．火源附近层化强度大,且层化曲线不受排烟速率影响;排烟口正下方热分层强度随排烟速率增大迅速减小;排烟口外侧层化曲线随排烟速率增大在隧道底部出现较长的水平直线区段,该段能够反映冷空气层的高度变化．T/Taver＝1所在位置高度变化与烟气层临界层高度变化情况具有极大的相似性,可用其来确定烟气层的高度．     

不同排烟条件下细水雾扑灭油池火的实验研究

通过全尺寸模拟实验研究了细水雾和机械排烟共同作用下小室火灾烟气特性.实验中通过改变变频器频率来调节风量和风速,通过封堵来改变排烟口位置及其开口大小,研究分析了细水雾和机械排烟共同作用下火场的温度和CO体积分数变化.实验结果表明,随着排烟强度的增加,细水雾灭火时间延长,烟气平均升温速率和平均降温速率均下降,CO体积分数降...     

大空间内火灾烟气充填研究

分析了烟气在大空间建筑内的充填情况,得到了不同火源下的烟气填充计算模型,并在大空间实验厅内进行了全尺寸油池火对比试验,试验结果表明,烟气在火空间内的温度并不高,但烟气层下降速度很快,计算结果和试验结果对比表明,在大空间内仍可利用火灾区域模拟方法计算烟气的运动。对于池火,其计算模型的选择应根据火源的大小来确定。     

不同通风风速下地下环道火羽流特性研究

地下环形受限空间因其复杂的结构特征具有较大火灾危险,保障其安全运营需要针对其结构特征设计适合防排烟方式,而确定最佳排烟风速是防排烟设计基础.以某典型地下环道为研究对象,利用数值模拟结合理论分析,研究了地下环道内不同通风风速、不同火源位置耦合作用下火羽流蔓延特性,针对不同火源位置在2.5～3.5 m/s风速范围内设置9个典型火灾场景,定量分析了羽流温度场、浓度场、烟气层高度变化规律.研究表明:主干隧道羽流特性几乎不受风速影响,支路隧道次之,增加风速对提高交叉口隧道火灾安全性最明显;综合考虑经济因素,建议主干隧道、支路隧道、交叉路口隧道机械通风风速分别设置为2.5 m/s、3.0 m/s、3.5 m/s.研究结果可为环形受限空间火灾防治提供理论支撑和技术参考,是对地下空间火灾防控理论的有益探索.     

离散分布多火源燃烧速率计算模型研究

针对可燃物离散分布燃烧现象,基于外加辐射热流对火源燃烧速率的增长理论,考虑离散可燃物燃烧时环境气压对燃烧速率增长系数k的影响,提出针对任意离散分布火源i的修正无量纲增长系数K_i,K_i值与离散分布条件(火源中心间距D和火源数目n~2)有关,建立了离散火源燃烧速率计算模型.根据离散多火源自由燃烧燃尽时间数据获得Ki经验式,对比分析多种离散分布条件下各火源燃烧速率的模型计算值和实验值,结果表明,该计算模型结果比较合理.     

喷水排烟作用下孤岛火灾行为及烟气运动实验

针对大空间内孤岛火灾安全集中讨论的焦点问题,通过全尺寸实验的方法研究了喷水排烟作用下大空间内孤岛火灾行为及烟气运动过程.分别设置不同火源功率、有无排烟喷水、不同排烟量、不同喷头类型及工作压力等条件而开展了全尺寸的对比性实验,并理论分析了排烟和喷水存在情况下的室内火灾动力学平衡的变化.结果表明:无排烟喷水时孤岛火灾增长迅速,在1.3 MW时可达到轰燃温度;不同喷头类型时孤岛内火灾行为特征及灭火规律表现不同;高速水雾喷头喷射会扩展羽流区半径及加强烟气分界面热分层失稳;喷头类型是灭火关键因素,增加喷头工作压力和排烟量可以降低室内温度,但效果不明显;规范设计孤岛排烟量(20 ACH)和喷水条件(标准喷头、0.05 MPa)存在一定的不足.全尺寸实验验证了排烟喷水作用可以有效地控制孤岛火灾对大空间影响.     

送风对中庭烟气温度的影响

通过理论计算,得出无喷淋中庭火源上的火焰气流各分区的烟气温度和速度随中庭高度变化曲线。在模型中庭内开展了一系列的送风发烟实验,并将自然状态下的实验结果与理论结果进行了比较,结果表明在紊流区两者相差不大。     

喷淋作用下的自然排烟的效率

通过建立一个简化的数学模型,分析了喷淋作用时烟气的运动情况,在理论上给出了影响自然排烟效率的主要因素.通过一组喷淋与自然排烟作用实验,进一步探讨喷淋对自然排烟效率的影响.结果表明,自然排烟的效率取决于烟气层的厚度与烟气层温度.水喷淋作用后,烟气温度显著降低,自然排烟口的烟气溢出速度大大减小.对于顶部排烟的情况,当喷淋压力在0.15MPa以下时,烟气溢出速度是未设置喷淋时的65%左右.烟气层厚度对自然排烟效率也有着重要的影响,在烟气厚度层很大的情况下,大压力喷淋作用下烟气的溢出速度有可能比小压力喷淋作用时大一些.     

高原低压环境受限空间顶棚射流重力流区域的温度特性

在受限空间内,针对稳定热释放速率火源,运用经验公式与压力相似模型,推导出顶棚射流重力流区域在烟气发展段与稳定段温度随气压变化的关系.理论分析表明,受限空间内顶棚射流与竖直壁面碰撞前,高原低压环境探测器位置处温度与环境温度的差与在常压环境下的比值近似等于环境温度比;而当烟气沉降达到稳定状态时,二者比值为当地压强比的2/3...     

高原环境室内小型池火顶棚烟气质量浓度变化规律

运用燃烧相似分析中的辐射相似模型理论,在合理简化的前提下,推导了高原低压地区室内小型池火顶棚烟气质量浓度变化与常压地区的关系.理论分析表明,顶棚烟气质量浓度增长速率与气压的6次方成正比.结合国内外研究人员不同海拔地区的池火实验结果,在海拔高度范围40 ～3700m内(环境气压0.066～0.1 MPa)对理论关系式进行...     

低压低氧环境下油盆火的燃烧特性和烟气特性

为了研究高原地区低压低氧环境下的燃烧特性和烟气特性,在拉萨和合肥两地区分别进行了正庚烷油盆火实验.实验测量了油盆上方温度、热辐射通量、燃料失重速率、烟气热辐射发射率、烟气组分浓度和火焰高度等燃烧和烟气参数.结果表明:随着海拔高度的升高,油盆火单位面积燃烧速率降低,火焰及热烟气温度降低,对周围环境的热辐射通量和单位面积辐...     

凝并作用下火灾烟颗粒粒径分布及变化

预测火灾烟颗粒粒径分布特征参数的动态变化可实现探测系统对环境参数响应的动态模拟.顶棚烟气输运中,烟颗粒的布朗凝并是改变粒径分布的主要过程,应用矩方法求解布朗凝并作用下对数正态颗粒粒径分布的烟颗粒非线性凝并方程,得到随燃烧变化的凝并速率下粒径分布特征参数随时间的计算结果.正庚烷试验火烟颗粒分布的计算预测值与实验测量值相近,结果表明,在烟雾浓度快速上升阶段,烟颗粒凝并造成颗粒浓度损失不明显,几何平均粒径变化很小,而燃烧基本结束后,烟颗粒数密度衰减很快.     

火灾中烟气羽流的混沌行为

由浮力射流的一般方程导出描述火灾中烟气羽流的偏微分方程 ,基于不确定论的观点 ,遵循洛仑兹的研究方法 ,发现可用 L orenz方程来研究烟气羽流。通过研究 L orenz模型 ,讨论了 Prandtl数变化时 ,方程解的性质。基于此 ,用 L orenz模型研究烟气羽流的混沌行为 ,发现在 Pr=0 .7,b=0 .0 1,145 0 相似文献   

纵向通风公路隧道火灾拱顶烟气最高温度试验研究

采用缩尺寸模型试验方法,对不同坡度隧道火灾时拱顶附近烟气最高温度与通风风速、火源功率之间的关系进行了研究.试验结果表明,坡度对隧道火灾纵向通风时拱顶附近烟气温度有较大影响,以纵向通风方向为参考方向,随着隧道坡度的增加,拱顶附近烟气温度呈下降趋势.对比分析水平隧道纵向通风下拱顶最高烟气温度的Kurioka模型,引入坡度修正系数,建立了修正后的拱顶烟气最高温度预测模型,可用于有坡度隧道火灾纵向通风时拱顶烟气最高温度预测.