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高层居民楼疏散楼梯间烟气运移及机械排烟设计研究

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高层居民楼疏散楼梯间烟气运移及机械排烟设计研究

作者：周萌辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

针对高层居民楼疏散楼梯间堆放杂物易发生火灾,由于梯井结构着火时极易发生烟囱效应,加剧火势蔓延的问题,采用搭建小尺寸实验平台、数值模拟、对比分析相结合的方法,开展针对疏散楼梯间不同火源位置烟气运移规律及机械排烟系统设计研究... 详细信息

针对高层居民楼疏散楼梯间堆放杂物易发生火灾,由于梯井结构着火时极易发生烟囱效应,加剧火势蔓延的问题,采用搭建小尺寸实验平台、数值模拟、对比分析相结合的方法,开展针对疏散楼梯间不同火源位置烟气运移规律及机械排烟系统设计研究,在短时间内控制烟气、确保逃生通道安全,对高层居民楼疏散楼梯间火灾防治具有现实意义。主要研究成果如下:通过将某17层高层居民楼疏散楼梯间其中5层楼梯间按照1:10比例搭建小尺寸实验平台,分别在无通风和自然通风工况下进行场景实验,得出:自然通风下由于室内外温度差形成的压强差使烟气向上运移且沿着窗户向外排出,基本不向下蔓延;无通风下由于烟囱效应烟气向上运移,并沿竖井结构向下运移。得到两种通风状态下,模型内温度很快达到危险临界值,CO浓度快速增长。为后续进行数值模拟提供数据支撑。通过Pyrosim数值模拟,建立5层疏散楼梯间同名建筑参数条件的数值模型,进行自然通风和无通风状态下数值模拟,将数值模拟与小尺寸实验所得数据进行相似比转化后对比,印证数值模拟参数设定的可靠性,进一步对17层同名建筑全尺寸疏散楼梯间在无通风状态下模拟火源位于下部(1层)、中部(7层)和上部(13层)三种不同工况下的烟气运移情况。模拟得出1000s内三种工况下的CO体积分数均达到危险临界值以上;楼梯间内的最高温度均达到60℃以上;需要合理设置排烟形式,否则对人员生命构成威胁。其中,火源位于中部时,烟气对楼梯间内的温度和CO浓度影响最大。通过机械排烟设计研究,根据三种火源位置提出“侧部集中排烟”及“中部集中排烟”两种排烟形式,共设置六种工况。通过对比分析不同工况下的疏散楼梯间内温度、CO浓度、烟气层高度,得出“中部集中排烟”方式的控烟排烟效果最好。其中火源位于中部(7层)、上部(13层)时,“侧部集中排烟”温控效果不理想,最后针对这两种火源位置进行排烟口优化设计。通过对模拟结果的分析,采用“侧部+中部”相结合的机械排烟方式可以将着火层台阶起始处测点温度降到60℃以下,疏散楼梯间内的温度满足人员疏散需求。高层居民楼疏散楼梯间不同火源位置烟气运移规律的探究及机械排烟设计研究,对高层建筑火灾防治、救援疏散工作具有重要意义。该论文有图58幅,表21个,参考文献70篇。

关键词：高层居民楼疏散楼梯间小尺寸模型烟气运移 Pyrosim模拟机械排烟

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多挡烟垂壁对狭长空间烟气运移阻滞作用研究

多挡烟垂壁对狭长空间烟气运移阻滞作用研究

客机火灾条件下下降角度对舱内烟气温度分布规律的影响

第30届全国高校安全科学与工程学术年会暨第12届全国安全工程领域专业学位研究生教育研讨会

作者：吴则琪宋怀涛李森邵琳郑州轻工业学院建筑环境工程学院

挡烟垂壁对在狭长空间对烟气运移的影响不仅体现在其形成的防烟分区的蓄烟作用,当烟气越过挡烟垂壁后,挡烟垂壁会继续对烟气流动起阻滞作用。本论文通过数值模拟方法,研究了挡烟垂壁对烟气的阻滞作用,模拟结果表明,挡烟垂壁对烟气的阻... 详细信息

挡烟垂壁对在狭长空间对烟气运移的影响不仅体现在其形成的防烟分区的蓄烟作用,当烟气越过挡烟垂壁后,挡烟垂壁会继续对烟气流动起阻滞作用。本论文通过数值模拟方法,研究了挡烟垂壁对烟气的阻滞作用,模拟结果表明,挡烟垂壁对烟气的阻滞作用主要体现在抑制了空气的卷吸量,进而降低了烟气流量。最后,本文模拟了在狭长空间顶棚设置多个挡烟垂壁的情况,模拟结果表明,多挡烟垂壁对烟气的阻滞效果优于单挡烟垂壁,在狭长空间顶棚设置多个挡烟垂壁有减缓烟气蔓延,赢得逃生时间的作用。

关键词：挡烟垂壁烟气运移数值模拟空气卷吸

来源： cnki会议评论

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工业安全与环保 2024年第1期50卷 24-28页

作者：王欢李昊范玉峰王志张天航沈阳航空航天大学安全工程学院辽宁沈阳110136 辽宁省飞机火爆防控及可靠性适航技术重点实验室辽宁沈阳110136 应急管理部沈阳消防研究所辽宁沈阳110034

为探究飞机客舱火灾紧急下降过程中,不同下降角度对火灾烟气运移的影响,运用FDS模拟软件建立波音737-400型飞机客舱全尺寸模型,分析7种飞行角度下客舱火源前、后部区域顶棚最高温度、客舱内部纵向温度场分布以及烟气蔓延过程。结果表明... 详细信息

为探究飞机客舱火灾紧急下降过程中,不同下降角度对火灾烟气运移的影响,运用FDS模拟软件建立波音737-400型飞机客舱全尺寸模型,分析7种飞行角度下客舱火源前、后部区域顶棚最高温度、客舱内部纵向温度场分布以及烟气蔓延过程。结果表明,飞机由巡航改为紧急下降状态会导致客舱内部出现烟囱效应,客舱不同区域烟气温度分布规律受下降角度影响表现不同,随着下降角度的增加,客舱前部烟气运移受阻明显,同一位置顶棚最高温度逐渐降低,温升速率与下降角度呈反比关系;客舱后部烟气在烟囱效应下迅速聚集、下沉,下降角度对其顶棚最高温度及温度分布的影响逐渐弱化。

关键词：飞机客舱火灾 FDS 下降角度顶棚温度烟气运移

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顶部构筑物对狭长空间烟气蔓延阻滞机理研究

轻工学报 2021年第1期36卷 95-101页

作者：邵琳姜昱辰杨金溢李志涌蔡永壮吴则琪郑州轻工业大学建筑环境工程学院河南郑州450001

为研究火灾产生的烟气越过多个挡烟垂壁等顶部构筑物后的流动规律,采用FSD数值模拟方法,对比狭长空间模型中无挡烟垂壁、单挡烟垂壁和多挡烟垂壁情况下的烟气蔓延情况,并对烟气运移的速度场分布、不同区段流量的变化进行研究.结果表明:... 详细信息

为研究火灾产生的烟气越过多个挡烟垂壁等顶部构筑物后的流动规律,采用FSD数值模拟方法,对比狭长空间模型中无挡烟垂壁、单挡烟垂壁和多挡烟垂壁情况下的烟气蔓延情况,并对烟气运移的速度场分布、不同区段流量的变化进行研究.结果表明:在无挡烟垂壁和分别设置1个、2个、4个挡烟垂壁的情况下,烟气到达狭长空间末端的时间分别为15.9 s,17.1 s、18.8 s和25.5 s;挡烟垂壁阻滞烟气蔓延的原因是,挡烟垂壁等构筑物可以减小烟气层与下部空气层的相对流动速度,减少烟气对空气的卷吸,降低烟气生成量;多挡烟垂壁对烟气的阻滞效果优于单挡烟垂壁,烟气蔓延速度更慢.

关键词：挡烟垂壁烟气运移数值模拟空气卷吸

纵向通风与侧壁开口竖井自然排烟协同作用下烟气运动模拟

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消防科学与技术 2022年第1期41卷 48-52页

作者：陈福斌李智胜蒋浩锴张玉春深圳市交通公用设施建设中心广东深圳518000 西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031

为探究山岭隧道火灾烟气运移特性,采用数值模拟的方法,选取两种典型火源功率(20 MW及50 MW),分析不同纵向风速下火源位置对隧道顶棚下方沿程温度分布规律、烟气运移速率及竖井内烟气质量流量的影响规律。研究结果表明,纵向风速低于3 m/s... 详细信息

为探究山岭隧道火灾烟气运移特性,采用数值模拟的方法,选取两种典型火源功率(20 MW及50 MW),分析不同纵向风速下火源位置对隧道顶棚下方沿程温度分布规律、烟气运移速率及竖井内烟气质量流量的影响规律。研究结果表明,纵向风速低于3 m/s时,不同火源位置时,火源上游沿程温度均随纵向风速增加逐渐降低,而下游沿程温度随纵向风速的增加呈现相反的变化趋势。火源靠近竖井时竖井上游及竖井内的烟气蔓延速度均大于火源发生在竖井远端的情况。火源远离竖井时,竖井内烟气质量流量随纵向通风增大至约2 m/s达到峰值,而火源靠近竖井时竖井内烟气质量流量在纵向风速较低时可达到较高水平。

关键词：山岭隧道纵向通风烟气运移数值模拟

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扁平型中庭商场烟气流动与控制研究

扁平型中庭商场烟气流动与控制研究

作者：吴鑫辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

扁平型中庭商场结构复杂、人员密度大,一旦发生火灾,极易造成大规模的人员伤亡和严重的经济损失。与其他中庭相比较,扁平型中庭的回廊较长,疏散过程中回廊处的烟气对人员影响较大。因此,对扁平型中庭商场进行火灾模拟及烟气控制研究具... 详细信息

扁平型中庭商场结构复杂、人员密度大,一旦发生火灾,极易造成大规模的人员伤亡和严重的经济损失。与其他中庭相比较,扁平型中庭的回廊较长,疏散过程中回廊处的烟气对人员影响较大。因此,对扁平型中庭商场进行火灾模拟及烟气控制研究具有现实意义。本文根据相似原理构建小尺寸实验。以某扁平型中庭商场为原型建立1:50的小尺寸试验台,依据建筑防火规范划分防烟分区并设置挡烟垂壁。考虑无喷淋情况下,设置的火灾热释放速率为0.56KW,对应原模型的火灾热释放速率为10MW。在无通风模式下进行中庭火灾场景试验,观察得出无通风情况下的烟气运移情况为,烟气先触顶,随后沿中庭顶部向四周扩散;中庭区域的温度以火源为中心对称分布,火源0.4m以内的温度上升急剧,0.4m以外温度变化缓慢;回廊处的温度逐层升高。进行无通风情况的Pyrosim数值模拟,并将模拟结果与小尺寸实验所得结果进行对比分析。结果表明两种模拟结果具有相似性。证明在Pyrosim中设置的边界条件和初始条件是合理的。在所设条件下,得到的Pyrosim数值模拟结果具有可靠性。在小尺寸实验所得的烟气运移规律的基础上,本文进一步模拟了不同火源位置下只在中庭设置排烟设施的烟气运移情况。通过分析回廊处的温度和CO浓度得出,火源位于1层中庭区域时,只在中庭设置机械排烟就可以满足排烟需求;位于邻室的火源对回廊烟气影响较大,只在中庭设置机械排烟是不能满足排烟要求的。针对火源位置在邻室的情况。本文选取2层邻室为研究对象,提出其他4种排烟方式,分别是“增加中庭机械排烟量”、“自然+自然”回廊中庭组合式排烟、“机械+自然”回廊中庭组合式排烟和“机械+机械”回廊中庭组合式排烟。通过对比分析不同排烟方式下回廊和中庭的温度、CO浓度、烟气层高度、氧浓度以及可见度,得出“机械+机械”组合式排烟对回廊处的烟气控制效果最好。最后将得到的“机械+机械”组合式排烟方式应用于火源位置在4层邻室的模拟中,通过对模拟结果的分析,得出“机械+机械”组合式排烟也可以很好的控制火源在4层邻室时所产生的烟气,让回廊处的温度及一氧化碳浓度满足人员疏散要求。该论文有图44幅,表9个,参考文献60篇。

关键词：扁平型中庭商场小尺寸模型烟气运移 Pyrosim模拟排烟方式

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煤矿封闭火区气体成层运移规律研究

煤炭工程 2014年第6期46卷 79-80,84页

作者：张九零侯金鑫王月红河北联合大学矿业工程学院河北唐山063009 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁阜新123000

为研究煤矿井下封闭火区爆炸发生规律,实现安全快速灭火,在参阅国内外相关科研文献的基础上,分析了煤矿井下封闭火区气体的来源、组分,研究了封闭区内气体层成层和运移规律、气体层和漏风相互作用运移规律,给出了火区封闭灭火方法,该研... 详细信息

为研究煤矿井下封闭火区爆炸发生规律,实现安全快速灭火,在参阅国内外相关科研文献的基础上,分析了煤矿井下封闭火区气体的来源、组分,研究了封闭区内气体层成层和运移规律、气体层和漏风相互作用运移规律,给出了火区封闭灭火方法,该研究对安全有效地控制和熄灭火灾,减少火灾造成的生命、财产的损失有重要现实意义。

关键词：矿井火灾封闭火区烟气运移瓦斯层

机械排烟与水喷淋对淮南某电影厅火灾人员疏散影响的模拟研究

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建筑科学 2012年第4期28卷 106-110页

作者：王新颖刘健李胜利赵杰滕丽影安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

作为人们休闲生活的重要场所,电影厅内人员集中、内部装修和装饰使用大量易燃材料、电器设备线路复杂,存在不少安全隐患。电影厅火灾对人民群众的生命财产安全构成了重大威胁,本文借助FDS火灾模拟软件,建立了有无机械排烟、有无水喷淋... 详细信息

作为人们休闲生活的重要场所,电影厅内人员集中、内部装修和装饰使用大量易燃材料、电器设备线路复杂,存在不少安全隐患。电影厅火灾对人民群众的生命财产安全构成了重大威胁,本文借助FDS火灾模拟软件,建立了有无机械排烟、有无水喷淋装置共4种工况的模型,对淮南某电影厅火灾时的烟气运移规律和温度变化情况进行了模拟。分析模拟结果可知,机械排烟设施对火灾烟气控制有一定的效果,水喷淋装置对抑制火灾与烟气的蔓延效果更为显著,机械排烟设施与水喷淋装置共同作用可有效抑制烟气的扩散及温度的升高,延长逃生时间。同时,理论计算可知火灾发生时所需要的安全疏散时间为151.4 s。最后,在上述分析的基础上,提出了有效的防火设计方案,为此类公共场所的消防管理决策提供有力依据。

关键词：安全隐患火灾模拟水喷淋烟气运移安全疏散

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矿井带式输送机火灾蔓延规律数值模拟研究

煤矿安全 2017年第4期48卷 40-43页

作者：王伟峰马砺王刘兵张李荣西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054

为了掌握运输巷火灾蔓延及烟气运移的规律,基于12 m×0.7 m×0.9 m的矿井巷道火灾模拟实验台,建立了尺寸为11 m×0.5 m×0.4 m的FDS相似模型;设定火源功率:Q=2.51 kW,风速范围:0~0.8 m/s,利用FDS相似模型分别模拟火灾演变过程巷道内的... 详细信息

为了掌握运输巷火灾蔓延及烟气运移的规律,基于12 m×0.7 m×0.9 m的矿井巷道火灾模拟实验台,建立了尺寸为11 m×0.5 m×0.4 m的FDS相似模型;设定火源功率:Q=2.51 kW,风速范围:0~0.8 m/s,利用FDS相似模型分别模拟火灾演变过程巷道内的温度场分布情况、烟气运移情况及带式输送机火灾蔓延情况。结果表明:纵向通风是改变巷道火灾温度场分布与烟气扩散的主因,火灾平均蔓延速率与风速成正比,风速对带式输送机火灾的温度场、烟气扩散及火灾蔓延速率影响显著。

关键词：带式输送机火灾蔓延规律数值模拟烟气运移 FDS相似模型