地下车库火灾控制效果数值模拟研究

发布时间：2020-04-26 05:17

【摘要】：改革开放以来,我国的国民经济实现了飞速的发展,以前不常见的汽车也逐渐走进了老百姓的生活中,民用汽车保有量有了显著的提高。由于城市内空间十分紧张,无法提供大量的地面停车位来满足停车需求,地下车库就成为了一个不错的选择。然而,地下车库在满足人们生活需求的同时,也带来了车库火灾的重大隐患。高层民用建筑或者大型的购物娱乐场所的地下往往建设有大型地下车库,主要是为了方便人们的出行。但是这些都是人员高度集中的场所,车库内停放着大量的汽车,一旦发生火情,极有可能造成严重的人员伤亡和财产损失。因此,为了能够有效地对火灾进行控制,本文将对地下车库火灾控制措施进行深入的研究。论文在理论研究部分针对大型地下车库的特殊环境,对地下车库火灾烟气的气体状态方程理论的研究,建立了地下车库火灾烟气扩散计算模型;通过对热辐射蔓延理论的研究,建立了地下车库火灾蔓延的计算模型。将南京某地下车库第二防火分区作为应用实例,利用FDS火灾动力学模拟软件,对地下车库内火灾烟气的扩散和火灾的蔓延进行数值模拟分析,用Origin和Tecplot 360等数据处理软件对模拟结果进行处理。经过对模拟结果进行分析和研究,得到以下结论:(1)在车库停放密度不变的情况下,机械排烟系统单独开启对火场温度和火势的控制起到了消极的作用,甚至在初期会加快火场温度的上升和火势的蔓延。但是机械排烟系统能够有效的排出火灾产生的烟气,提高逃生出口的能见度,为人员的紧急逃生提供了时间。(2)在车库停放密度不变的情况下,喷淋系统单独开启能够有效的控制火场温度的上升,限制火势的蔓延,但是有可能降低火场的能见度。(3)在机械排烟系统和水喷淋系统均正常工作地情况下,建议将一个停车空间内车辆间距设置为0.8m,汽车与墙或柱的距离为0.4m。即使地下车库发生火灾,也能在消防系统的控制下将火势控制在有限的范围内,使人员能够有充足的时间撤离火场,保护财产不受火灾的损害,有利于消防人员的灭火作战。针对南京某地下车库原设计方案所存在的缺陷提出优化设计方案,经过两种设计方案的对比可以确定,优化方案在地下车库的火灾温度控制、防止烟气扩散和火势蔓延等方面比原方案更加优秀。图 [47] 表 [33] 参 [63]
【图文】：

随着火灾产生的烟气逐渐增加，顶板的烟气层也会逐渐变厚，使火场的温度迅速升高，，也会严重降低火场的能见度，使人员的疏散变得十分危险和困难。图2-5即为烟气的扩散过程。图2-5 烟气扩散过程Figure 2-5 Flue gas diffusion process地下车库的火灾烟气遵守气体的运动守恒定律，要确定烟气流动的控制方程就需要了解气体的连续方程、能量方程、动量方程、组分方程和状态方程。不同状态的气体所遵循的方程是不同的，由于烟气在扩散过程中是湍流状态的，所以参照气体在湍流状态下的方程来进行计算。烟气的连续方程为：( )=0 + jjxutρρ2-6烟气的能量方程为：( ) ( ) qxTxcTtucTxiiippj+ = + ρ ρλ2-7烟气的动量方程为：( )( )( ) + + + + = + jjiiijjijjjjiixuxgxuxuxxpxuu

通过热辐射迅速蔓延，如果不对火势进行有效的控制，势必造成严重的后果。我们知道，热辐射是向四周传播的一种能量，存在于以火源为中心，半径为 r 的球体空间内。如图2-6所示。图2-6 火源对周围可燃物的热辐射Figure 2-6 Thermal radiation from surrounding sources of combustibles火源对周围物体的热辐射可以用公式2-11来进行计算[47]。224 4rQrPqrπχπ≈ ≈2-11我们知道，在热辐射向四周传播的过程中会有一部分能量损失，所以，热辐射的效率rχ 只能有 1/3[48]传播出去，所以，热辐射计算公式转化为2-12。212 rQqπ= 2-12从式2-12中可以看出，火源的热释放速率Q和周围车辆到火源的距离r，就可以计算出目标车辆单位面积的热辐射量。假如汽车被引燃的热辐射量为0q ，当0q q时，目标车辆就会被引燃。2.5 本章小结本章首先介绍了火灾的定义，燃烧的三要素：可燃物，助燃物和点火源。接着阐述了室内火灾发展的三个阶段
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU967

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄冷雨;江舜勇;;浅析火灾烟气的危害与防范对策[J];中国公共安全(学术版);2011年02期

2 陈爱平;刘滨;杨守生;;回燃发生条件的理论分析与实验研究[J];热科学与技术;2010年04期

3 王永西;;地下车库的火灾扑救[J];消防技术与产品信息;2009年08期

4 黄秉政;徐珉;;自动喷水灭火系统设计中几个问题的探讨[J];给水排水;2008年06期

5 张晓鸽;郭印诚;;地下车库火灾过程及消防措施的研究[J];工程热物理学报;2006年S2期

6 陆松伦;孙强;;建筑物火灾荷载密度的确定方法和应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年06期

7 王志刚,倪照鹏,王宗存,姜明理;设计火灾时火灾热释放速率曲线的确定[J];安全与环境学报;2004年S1期

8 赵声萍 ,郑洁 ,仝庆贵 ,赵声蓉;火源释热速率的实验研究[J];消防技术与产品信息;2002年12期

9 程远平,R John;小汽车火灾试验研究[J];中国矿业大学学报;2002年06期

10 董惠,邹高万,郜冶;ISO9705标准房间热释放率实验研究[J];哈尔滨工程大学学报;2002年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吕辰;扁平大空间地下车库火灾烟气流动数值模拟研究[D];安徽理工大学;2015年

2 张江涛;基于FDS的办公大楼火灾数值模拟研究[D];河北工程大学;2015年

3 庞见;钢框架结构的火灾模拟及有限元分析[D];天津理工大学;2015年

4 黄钊研;数值模拟技术在火灾控制中的应用[D];华南理工大学;2014年

5 陈琳;地下室车库火灾蔓延规律及灭火措施的研究[D];武汉理工大学;2014年

6 刘雪;地下车库火灾烟气流动数值模拟及排烟研究[D];重庆交通大学;2013年

7 王莹;地下车库无风管诱导通风对火灾烟气控制的优化研究[D];安徽理工大学;2012年

8 张春阳;盐城中央广场地下室机械排烟防火灾的数值模拟[D];东华大学;2011年

9 许超;哈尔滨新纪元地下商业街火灾烟气的控制与人员疏散[D];哈尔滨工程大学;2008年

10 郭子东;地下商业建筑烟气流动与控制的模拟研究[D];西安科技大学;2006年

本文编号：2641136