不同封闭状态下过道火灾顶棚射流行为特性研究
发布时间：2021-02-28 11:28
在建筑火灾中,过道是人员逃生最信赖的安全通道,但同时也是烟气弥漫的“死亡陷阱”。近年来,建筑火灾频发,过道起火的案例也不胜枚举。过道形成的横向受限纵向无阻的空间会加剧火灾蔓延,火焰和烟气将迅速堵住安全出口,导致难以逃生,极可能造成重大伤亡事故甚至群死群伤的悲剧。由于建筑的不同结构设计和防火门状态,过道通常处于不同程度的封闭状态。前人关于过道火灾的研究较少考虑封闭状态对火灾发展的影响,且受限空间火灾顶棚下方最高温度的研究主要针对烟气羽流撞击顶棚,对火焰扩展行为的研究也多关于顶棚无侧墙限制或顶棚受限但火源功率较小的情形。本文通过数值模拟研究了不同封闭状态下过道火灾顶棚射流行为特征,进行了强羽流驱动顶棚射流顶棚下方温度分布规律、持续火焰撞击顶棚时火焰扩展行为以及不同封闭状态对顶棚下方温度分布的影响等方面的研究,具体工作包括:过道内强羽流驱动的顶棚射流顶棚下方温度分布规律及最高温度研究。研究表明:火焰撞击区域附近顶棚下方温度随着火源功率的增大而降低,随火源与顶棚的距离的增大而升高;相反,在远离火源区域顶棚下方的温度随火源功率增大而升高,随火源与顶棚的距离增大而降低;同时,通过分析隧道中心面上顶...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＦＤＳ模拟基本流程??２．３过道火灾模型的建立及工况设置??
体简化为长方体，火源设在物体上表面，面积等于物体上表面面积。不同的火源??距顶棚的距离通过物体高度的改变来实现。环境温度２０°Ｃ，大气压１０１３２５Ｐａ，??重力加速度９．８１ｍ／ｓ２。如图２．２所示，过道ｘ轴坐标范围［－１．５，１．５］，＿ｙ轴坐标范围??［０，６０］，?ｚ轴坐标范围［０，３］。通常情况下，火灾发展到一定阶段后，由于受到燃料??等限制，火源功率到达最大值后不再增加，此时可认为火源是从＾火源变成了稳??定火源。为了简化模型，本章将火源设定为稳定火源，火源呈正方形，边长为??０．８ｍ，由各工况火源功率确定单位面积热释放速率。火源高度变化，且中心保持??位于ｘ＝０，尸３０处。反应为庚烷燃烧反应。切片位于竖直方向中心面处，测量平??面ｘ＝０上温度。美国工厂组织联合实验室（ＦＭ）曾进行一系列全尺寸火灾试验??发现［５＾：当烟气的水平流动不受限且热烟气不会在顶棚下积累时，竖直分布的??温度最大值在顶棚１％高度内，但并不紧贴顶棚壁面。考虑到顶棚受限，本章少??轴方向过道纵向中心面上０￣２０ｍ和４０？６０ｍ每０．４ｍ布置一个热电偶
ｔ＝５０ｓ?？〇〇??图２．４工况Ｉ下四个时刻顶棚下方温度分布图??针对工况１和９?（火源功率８ＭＷ和Ｉ６ＭＷ），取火源一侧Ｉ４ｍ、２０ｍ、２５ｍ、??３０ｍ四个典型位置的热电偶，查看其温度随时间的变化，见图２．５。??１０００．卜／＾??８００－?／?８００?？?Ｊ＼．??ｑ?—１＾—ｉ——１＾——Ｊ＾—ｉ——?Ｑ?Ｉ?＊?＾?■＊?＊?ｉ?■?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?■??０?１０?２０?３０?４０?５０?６（?０?１０?２０?３０?４０?５０?６０??时间（ｓ）?时间（ｓ）???ｙ＝１４ｍ?ｖ＝２０ｍ??ｙ＝２５ｍ?ｙ＝３０ｍ??ｙ＝１４ｍ?ｙ＝２０ｍ?ｙ＝２５ｍ???ｙ＝３０ｍ??（ａ）０＝８ＭＷ?（ｂ）０＝１６ＭＷ??图２．５工况Ｉ和工况９顶棚下方典型位置的温度变化??由图２．５可以看出各位置温度随时间的变化，一段时间后各位置温度随时间??波动较小，火焰发展趋于稳定。火源功率越大，达到稳定燃烧的时间就越长，在??远离火源的ｐｌ４ｍ处，火源功率越大温度越高，而对于火焰撞击区＞＾３０ｍ处，??火源功率越大温度却越低。??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]封堵战术在铁路隧道火灾扑救中的应用[J]. 马海珑. 科技创新导报. 2017(26)
[2]加强学生防火意识教育[J]. 崔伟. 读天下. 2016(09)
[3]几个典型隧道火灾问题研究进展[J]. 李思成,王伟,赵耀华,董兴国. 建筑科学. 2014(10)
[4]高校宿舍走廊火灾烟气运动的数值模拟[J]. 张宇金,许秦坤,李仕雄. 西南科技大学学报. 2013(01)
[5]烟气及排烟系统对喷淋系统的影响分析[J]. 岳焕焕. 山东农业大学学报(自然科学版). 2012(03)
[6]建筑物条形走廊烟气运动特性研究[J]. 杨培培,石必明,穆朝民,陆占金. 中国安全生产科学技术. 2012(07)
[7]高校教学楼走廊火灾烟气风险分析研究[J]. 余明高,郑凯,郑立刚. 河南理工大学学报(自然科学版). 2012(03)
[8]新经济时代办公建筑室内公共空间设计研究[J]. 储艳洁,任磊,吴强. 中国集体经济. 2012(16)
[9]顶棚射流扩展火焰长度工程计算模型[J]. 李思成,张靖岩,陈颖. 建筑科学. 2011(11)
[10]封堵战术在铁路隧道火灾扑救中的运用[J]. 李来保,王永西,张益民. 消防科学与技术. 2011(10)
博士论文
[1]隧道内受限火羽流行为特征及竖井自然排烟机理研究[D]. 高子鹤.中国科学技术大学 2016
[2]纵向通风与顶棚集中排烟作用下隧道火灾顶棚射流行为特性研究[D]. 陈龙飞.中国科学技术大学 2016
[3]狭长通道火灾烟气热分层及运动机制研究[D]. 许秦坤.中国科学技术大学 2012
[4]隧道火灾烟气蔓延的热物理特性研究[D]. 胡隆华.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]淮南市龙湖路地下商业街人员疏散的数值模拟研究[D]. 刘丹晨.安徽理工大学 2017
[2]典型结构走廊火灾烟气流场的数值模拟研究[D]. 汤静.安徽理工大学 2016
[3]车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究[D]. 范梦琳.中国科学技术大学 2016
[4]不同结构形式城市地下道路火灾烟气蔓延特性及控制技术[D]. 许鹏.北京工业大学 2015
[5]纵向风作用下障碍物对隧道火灾烟气最高温度及逆流行为的影响研究[D]. 唐伟.中国科学技术大学 2014
[6]基于FDS的建筑走廊火灾烟气数值模拟研究[D]. 段文杰.辽宁工程技术大学 2014
[7]水平环境风作用下羽流质量流率的研究[D]. 李勇.中南大学 2009
[8]教学楼走廊火灾烟气流动的数值模拟[D]. 张勇.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3055786
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＦＤＳ模拟基本流程??２．３过道火灾模型的建立及工况设置??
体简化为长方体，火源设在物体上表面，面积等于物体上表面面积。不同的火源??距顶棚的距离通过物体高度的改变来实现。环境温度２０°Ｃ，大气压１０１３２５Ｐａ，??重力加速度９．８１ｍ／ｓ２。如图２．２所示，过道ｘ轴坐标范围［－１．５，１．５］，＿ｙ轴坐标范围??［０，６０］，?ｚ轴坐标范围［０，３］。通常情况下，火灾发展到一定阶段后，由于受到燃料??等限制，火源功率到达最大值后不再增加，此时可认为火源是从＾火源变成了稳??定火源。为了简化模型，本章将火源设定为稳定火源，火源呈正方形，边长为??０．８ｍ，由各工况火源功率确定单位面积热释放速率。火源高度变化，且中心保持??位于ｘ＝０，尸３０处。反应为庚烷燃烧反应。切片位于竖直方向中心面处，测量平??面ｘ＝０上温度。美国工厂组织联合实验室（ＦＭ）曾进行一系列全尺寸火灾试验??发现［５＾：当烟气的水平流动不受限且热烟气不会在顶棚下积累时，竖直分布的??温度最大值在顶棚１％高度内，但并不紧贴顶棚壁面。考虑到顶棚受限，本章少??轴方向过道纵向中心面上０￣２０ｍ和４０？６０ｍ每０．４ｍ布置一个热电偶
ｔ＝５０ｓ?？〇〇??图２．４工况Ｉ下四个时刻顶棚下方温度分布图??针对工况１和９?（火源功率８ＭＷ和Ｉ６ＭＷ），取火源一侧Ｉ４ｍ、２０ｍ、２５ｍ、??３０ｍ四个典型位置的热电偶，查看其温度随时间的变化，见图２．５。??１０００．卜／＾??８００－?／?８００?？?Ｊ＼．??ｑ?—１＾—ｉ——１＾——Ｊ＾—ｉ——?Ｑ?Ｉ?＊?＾?■＊?＊?ｉ?■?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?■??０?１０?２０?３０?４０?５０?６（?０?１０?２０?３０?４０?５０?６０??时间（ｓ）?时间（ｓ）???ｙ＝１４ｍ?ｖ＝２０ｍ??ｙ＝２５ｍ?ｙ＝３０ｍ??ｙ＝１４ｍ?ｙ＝２０ｍ?ｙ＝２５ｍ???ｙ＝３０ｍ??（ａ）０＝８ＭＷ?（ｂ）０＝１６ＭＷ??图２．５工况Ｉ和工况９顶棚下方典型位置的温度变化??由图２．５可以看出各位置温度随时间的变化，一段时间后各位置温度随时间??波动较小，火焰发展趋于稳定。火源功率越大，达到稳定燃烧的时间就越长，在??远离火源的ｐｌ４ｍ处，火源功率越大温度越高，而对于火焰撞击区＞＾３０ｍ处，??火源功率越大温度却越低。??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]封堵战术在铁路隧道火灾扑救中的应用[J]. 马海珑. 科技创新导报. 2017(26)
[2]加强学生防火意识教育[J]. 崔伟. 读天下. 2016(09)
[3]几个典型隧道火灾问题研究进展[J]. 李思成,王伟,赵耀华,董兴国. 建筑科学. 2014(10)
[4]高校宿舍走廊火灾烟气运动的数值模拟[J]. 张宇金,许秦坤,李仕雄. 西南科技大学学报. 2013(01)
[5]烟气及排烟系统对喷淋系统的影响分析[J]. 岳焕焕. 山东农业大学学报(自然科学版). 2012(03)
[6]建筑物条形走廊烟气运动特性研究[J]. 杨培培,石必明,穆朝民,陆占金. 中国安全生产科学技术. 2012(07)
[7]高校教学楼走廊火灾烟气风险分析研究[J]. 余明高,郑凯,郑立刚. 河南理工大学学报(自然科学版). 2012(03)
[8]新经济时代办公建筑室内公共空间设计研究[J]. 储艳洁,任磊,吴强. 中国集体经济. 2012(16)
[9]顶棚射流扩展火焰长度工程计算模型[J]. 李思成,张靖岩,陈颖. 建筑科学. 2011(11)
[10]封堵战术在铁路隧道火灾扑救中的运用[J]. 李来保,王永西,张益民. 消防科学与技术. 2011(10)
博士论文
[1]隧道内受限火羽流行为特征及竖井自然排烟机理研究[D]. 高子鹤.中国科学技术大学 2016
[2]纵向通风与顶棚集中排烟作用下隧道火灾顶棚射流行为特性研究[D]. 陈龙飞.中国科学技术大学 2016
[3]狭长通道火灾烟气热分层及运动机制研究[D]. 许秦坤.中国科学技术大学 2012
[4]隧道火灾烟气蔓延的热物理特性研究[D]. 胡隆华.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]淮南市龙湖路地下商业街人员疏散的数值模拟研究[D]. 刘丹晨.安徽理工大学 2017
[2]典型结构走廊火灾烟气流场的数值模拟研究[D]. 汤静.安徽理工大学 2016
[3]车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究[D]. 范梦琳.中国科学技术大学 2016
[4]不同结构形式城市地下道路火灾烟气蔓延特性及控制技术[D]. 许鹏.北京工业大学 2015
[5]纵向风作用下障碍物对隧道火灾烟气最高温度及逆流行为的影响研究[D]. 唐伟.中国科学技术大学 2014
[6]基于FDS的建筑走廊火灾烟气数值模拟研究[D]. 段文杰.辽宁工程技术大学 2014
[7]水平环境风作用下羽流质量流率的研究[D]. 李勇.中南大学 2009
[8]教学楼走廊火灾烟气流动的数值模拟[D]. 张勇.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3055786
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