边界尺寸对竖通道内火旋风流场的影响研究

发布时间：2019-11-04 06:53

【摘要】：火旋风常见于森林火灾,它具有极强的卷吸力和浮升力,能够使燃烧速度更快,火场温度更高,火焰高度更大。火旋风很大程度地加大火灾的扑救难度,带来巨大的人员伤亡和财产损失。现代高大建筑的中庭及竖井等通道为火旋风的形成提供了有利条件,也带来了巨大的潜在危害。近年来,国内外大量的学者已经对火旋风的形成机制、运动形态及热流场特性等进行了大量研究。带有侧开缝的竖通道与建筑物内部的中庭、楼梯间、电梯间等通道在结构上相似,所以侧开缝竖通道内火旋风的研究对控制建筑内火旋风具有重要意义。本文采用火灾动态模拟软件FDS进行数值模拟研究。首先,本文针对侧开缝竖通道中的中小尺度火旋风实验进行数值模拟并进行速度温度等流场参数的对比分析,验证了 FDS的准确性。然后,研究竖通道侧壁高度和侧开缝长度对竖通道内引射流和火羽流特性的影响。主要对中轴线位置及油池半径处的气流上升速度,油池半径处气流切向速度及侧开缝引射流速度进行分析。结合火焰表面螺旋上升流线与水平面之间的夹角分析火焰的分区特性。结果表明,竖通道侧壁越高,竖通道内空气所受浮升力、横向剪切力越大,对外部空气的引射作用越强;侧开缝长度较小时,竖通道内空气所受浮升力、横向剪切力越大,对外部空气的引射作用较强;侧开缝长度增大到10m以后继续增大不再明显影响竖通道内流场特性。最后,基于量纲分析方法将数值计算结果中侧开缝引射流速度进行无量纲公式拟合,结果表明Kuwana等得到的开放空间火旋风临界侧风速无量纲公式同样适用于本文所研究的侧开缝方形竖通道中火旋风的引射流速度;通过数值计算结果的拟合,将适用于一般油池火羽流的中轴线过余温度无量纲公式进行系数修正以用于火旋风。
【图文】：

第３章竖通道内火旋风计算模型准确性验证逡逑高０．１ｍ，油盘上表面与基座的上表面（即通道侧壁底端）平齐；采用高纯度（９７％）的逡逑正庚烷为燃料，燃料深度为0．0５５ｍ、水深度为０．０１５ｍ。竖直通道四面侧壁采用钢化玻逡逑璃为材料，并在边角处各留有一个宽0．２ｍ的开缝，将这种开缝形称为四开缝开缝。实逡逑验装置示意图如图３．３所示。逡逑实验采用０．４ｍｍ直径的裸露铠装Ｋ型热电偶进行温度测量。竖直方向上，在１？３ｍ逡逑高度范围内每隔０．２５ｍ，在３￣７ｍ高度范围内沿中轴线每隔０．５ｍ布置热电偶；水平方向逡逑上，选取0．５ｍ、１．５ｍ、２．５ｍ、３．５ｍ四个高度，沿径向每隔０．０２５ｍ布置各布置１３个热逡逑电偶。逡逑

第３章竖通道内火旋风计算模型准确性验证逡逑高０．１ｍ，，油盘上表面与基座的上表面（即通道侧壁底端）平齐；采用高纯度（９７％）的逡逑正庚烷为燃料，燃料深度为0．0５５ｍ、水深度为０．０１５ｍ。竖直通道四面侧壁采用钢化玻逡逑璃为材料，并在边角处各留有一个宽0．２ｍ的开缝，将这种开缝形称为四开缝开缝。实逡逑验装置示意图如图３．３所示。逡逑实验采用０．４ｍｍ直径的裸露铠装Ｋ型热电偶进行温度测量。竖直方向上，在１？３ｍ逡逑高度范围内每隔０．２５ｍ，在３￣７ｍ高度范围内沿中轴线每隔０．５ｍ布置热电偶；水平方向逡逑上，选取0．５ｍ、１．５ｍ、２．５ｍ、３．５ｍ四个高度，沿径向每隔０．０２５ｍ布置各布置１３个热逡逑电偶。逡逑
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU998.1;TU834

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本文编号：2555531