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中南大学学报（自然科学版） 2019年第12期50卷 3163-3170页

作者：易欣范晶马砺杨元博张鹏宇西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西安科技大学陕西省煤火灾害防治重点实验室陕西西安710054

以西安某地铁站区间隧道为研究对象,基于Froude相似性原理,建立1:10小尺寸实验模型,研究火源功率、纵向通风速度对隧道区间火灾时温度特性的影响,对比分析12.67,15.33和18.24kW3种火源功率在不同风速下的火焰形态、顶棚最大温度分布及... 详细信息

以西安某地铁站区间隧道为研究对象,基于Froude相似性原理,建立1:10小尺寸实验模型,研究火源功率、纵向通风速度对隧道区间火灾时温度特性的影响,对比分析12.67,15.33和18.24kW3种火源功率在不同风速下的火焰形态、顶棚最大温度分布及顶棚辐射能量。研究结果表明:纵向通风会增强燃烧,增加火焰长度、降低火焰高度,同时降低隧道内温度和顶棚热辐射;当无纵向通风时,顶棚最高温度分布随火源功率呈指数函数关系,随着纵向通风风速的增加,二者相关性逐渐降低;当纵向通风风速大于1.0 m/s时,隧道温度和热辐射主要受火源功率影响。

关键词：纵向通风区间隧道火灾缩尺寸模型温度特性

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管廊中不同横向位置线性火源温度场分布研究

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消防科学与技术 2020年第5期39卷 604-607页

作者：徐刚朱国庆褚天巍中国矿业大学城市地下空间火灾防护江苏省高校重点试验室江苏徐州221116 中国矿业大学公共安全与消防研究所江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

为研究不同横向位置线性火源在管廊内的温度分布,将线性火源分别设置在距管廊中心0、20、40、60 cm的横向位置,开展缩尺寸管廊模型试验。研究发现,各工况的纵向温度均随时间增加先增高后降低再升高;最高温度在线性火源距中心的横向距离... 详细信息

为研究不同横向位置线性火源在管廊内的温度分布,将线性火源分别设置在距管廊中心0、20、40、60 cm的横向位置,开展缩尺寸管廊模型试验。研究发现,各工况的纵向温度均随时间增加先增高后降低再升高;最高温度在线性火源距中心的横向距离增大过程中先下降后升高,达到最高温度的时间也先增加后缩短;弧形管壁对火源燃烧存在一定影响;在距管廊中心0 m横向截面处的各工况均在其垂直方向上的角度达到最高温度;在距管廊中心0.5 m横向截面中,各工况最高温度对应的角度均为15°;在火源距管廊中心的横向距离增大时,-45°〜45°区间的温升差距增大。

关键词：综合管廊线性火源缩尺寸模型纵向温度场横向温度场

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高层建筑竖向通道中性面位置研究

高层建筑竖向通道中性面位置研究

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作者：许晓元中国科学技术大学

学位级别：硕士

高层建筑的高度大、层数多,造成烟气迅速蔓延的竖向通道多,所以其火灾危险性更大,火灾问题更明显。高层建筑不同部位相对中性面位置不同,气体流动形式也不尽相同,所以可以根据高层建筑中性面的具体位置来确定不同部位的烟气控制策略。... 详细信息

高层建筑的高度大、层数多,造成烟气迅速蔓延的竖向通道多,所以其火灾危险性更大,火灾问题更明显。高层建筑不同部位相对中性面位置不同,气体流动形式也不尽相同,所以可以根据高层建筑中性面的具体位置来确定不同部位的烟气控制策略。因此对高层建筑竖向通道中烟气运动规律,尤其是烟囱效应下竖向通道内中性面位置进行研究,这对高层建筑的防排烟措施和减少火灾烟气对建筑物内人员的危害都有着极其重要的意义。本文主要研究竖井、楼梯井不同开口形式下的中性面位置。对于竖井中性面位置的研究,前人已经发展了Klote模型、双区域模型,然而,此两种模型均未充分考虑火灾烟气在竖井内向上蔓延时与竖井壁面间存在的热损失。这说明以上模型在竖井内烟气温度假设上均存在一定的局限性,不能准确地预测竖井内中性面的位置。而对于楼梯井中性面位置的研究却鲜有报道。通过理论分析,考虑了烟气与竖井壁面之间的热损失,根据多区域的思想建立了竖井侧面连续开缝和竖井侧面连续开缝及上部开口时竖井中性面位置的多区域模型,并通过CFD模拟、缩尺寸实验等方法验证了多区域模型的可靠性;根据竖井内温度在竖向上连续分布的特点,推导了火灾情况下竖井侧面连续开缝和竖井侧面连续开缝及上部开口时竖井中性面位置的连续模型,并通过CFD模拟、缩尺寸实验等方法验证了连续模型的可靠性;在验证过程中得到以下结论：a) Klote模型的偏差最大;任意工况下,Klote模型值均比模拟及实验结果偏高;双区域模型的偏差值也较大,并且相同工况下由于区域划分的不同导致模型结果本身偏差较大;Klote模型及双区域模型对于较高竖井偏差相对较小。b)中性面高度随火源功率变化不大,主要和开口情况有关。随着火源功率的增大,竖井中性面稍有下降,随着顶部开口面积的增大中性面位置明显升高。竖井仅有侧向开缝时,中性面均保持在竖井1/2高度以下,当竖井加有顶部开口后,中性面高度可能上升到竖井1/2高度以上。c)当上部开口面积不大时,连续模型及多区域模型、简化后的多区域模型偏差均较小,都能较准确的判断中性面的位置。当竖井上部开口面积较大时,连续模型偏差可减为0,而多区域模型及简化后的模型偏差则较大。说明多区域模型不适用于上部开口面积较大情形,即当WHc/Av≈0时,只有连续模型能较准确的判断竖井中性面高度。在1/3缩尺寸楼梯井实验台中研究了楼梯井不同开口方式下中性面位置的变化规律,并通过实验和模拟等方法研究了楼梯井侧向连续开口时中性面位置,通过分析实验和模拟结果可知：a)当楼梯井均匀开口和着火层上部楼层开口时,中性面位置较高;当着火层邻近层开口时,中性面位置较低;顶层开口时,形成了明显的烟囱效应。b)楼梯井侧向连续开口,火源位置在一层时,整体楼梯井不存在中性面,中间紊乱楼层存在各自小中性面。并且楼梯井与外部通过侧面开口形成若干个“竖井”小循环。随着火源功率的增加,紊乱楼层数增加,小循环数也增加。c)楼梯井侧向连续开口,火源功率不变,改变火源位置时,随着火源位置的增高,楼梯井下部空气流入的范围扩大,紊乱楼层数减小,小循环数也减小。

关键词：高层建筑火灾竖向通道中性面位置烟囱效应缩尺寸模型 CFD模拟烟气温度开口形式

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不同开口形式楼梯井内烟气温度及速度分布规律研究

不同开口形式楼梯井内烟气温度及速度分布规律研究

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作者：许兆宇中国科学技术大学

学位级别：硕士

高层建筑在给人们带来优越住宅环境的同时,也给火灾防治带了许多新的问题,统计结果表明,由于不完全燃烧产生的有毒有害烟气是建筑火灾中导致人员伤亡的最主要因素。楼梯井作为火灾情况下人员疏散的重要通道,尤其要受到重视,因此,研究烟... 详细信息

高层建筑在给人们带来优越住宅环境的同时,也给火灾防治带了许多新的问题,统计结果表明,由于不完全燃烧产生的有毒有害烟气是建筑火灾中导致人员伤亡的最主要因素。楼梯井作为火灾情况下人员疏散的重要通道,尤其要受到重视,因此,研究烟气在高层建筑楼梯内的流动规律对于高层建筑火灾防治有着重要的意义。楼梯井内部的特殊结构导致其内部烟气的流动形式比其他竖向通道内更为复杂。前人在开展楼梯井内气流流动的研究中,大多选用的模型层数较少,不能较好的描述高层建筑楼梯井内烟气流动的特点。本文以高层建筑楼梯井为研究对象,针对防烟失效情况下,烟气进入楼梯井后的运动特性开展实验研究。论文的具体工作包括: 基于多单元区域模拟的思想,从守恒方程出发,在考虑壁面热损失的情况下,推导得到了顶部开口楼梯井内温度竖向分布的一维稳态模型,并通过缩尺寸实验对理论模型的合理性进行了分析验证,同时还对火源功率对其的影响进行了定性的分析。通过对实验结果的分析和讨论发现,对于楼梯井带有上下两开口的情况,开口高度对烟气的运动有着较大的影响,上部开口高度越高,烟气在楼梯井内的竖向运动速度越快,蔓延至顶部所需要的时间越短,反之开口越低,烟气蔓延速度越慢;同时随着上部开口的升高,楼梯井与外界间的对流作用加强,烟囱效应剧烈程度增大,并且楼梯井与外界间的气流交换速度随开口高度呈较好的线性增长的趋势。对于楼梯井自上而下均匀开口情况,火源所在位置对于楼梯井与外界间的气流交换影响较大,楼梯井与外界间气流交换的质量流率随火源高度的升高不断减小,楼梯井内最高温度随火源高度呈增加的趋势,无量纲质量流率随无量纲火源高度呈较好的线性关系,无量纲温升随高度呈分段线性关系。

关键词：高层建筑火灾楼梯井缩尺寸模型烟气温度竖向分布内外气流交换烟气前锋

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