排烟阀设置对隧道火灾半横向排烟效果影响的数值模拟研究

指出了隧道发生火灾时,影响烟气控制效果的因素很多,如排烟量、排烟口的数量、火源与排烟口的距离等。探讨了在采用ansys-cfx软件模拟多种热释放率(hrr)情况下,排烟口位置对火源烟气控制的影响规律。模拟结果表明:临界排烟量随着hrr增加、排烟口中心与火源中心间的距离增大而增大。

为了研究隧道火灾半横向排烟对烟气排放效果的影响参数,同时为半横向通风排烟下隧道火灾烟气蔓延情况的系统性研究提供试验数据支持,建立缩尺比例为1:10的水平模型隧道开展火灾试验,并对火灾半横向排烟时排烟阀和排烟道内的烟气流动进行理论分析。结果表明,水平公路隧道半横向排烟情况下,理论分析得出的排烟阀处烟气流速与模型试验结果基本吻合;在火源附近,冷空气与高温烟气掺混较少,温度较高;在靠近风机处,排烟阀烟气流速较大,但同时因远离火源,热量损失和掺混冷空气较多,因而温度较低;排烟阀开启个数、间距、单个面积以及排烟阀离风机的距离,均会对半横向排烟系统的排烟效果产生影响。

通过fds模拟计算,考察烟气稳定性、烟气溢流厚度、烟气溢流量和机械排烟效率等参数研究排烟口高度的变化和排烟速率的变化对排烟效果的影响。研究结果表明:排烟效果随着排烟口位置的升高而逐渐变好,排烟口与蓄烟池下沿的垂直高度在0.8m以上效果最好;排烟速率宜适中,过大容易导致烟气层紊乱,过小则控制烟气溢流效果不好并且排烟效率不高。

开展了一系列机械排烟实验,定量分析了排烟口风速和高度对机械排烟效率的影响规律。结果表明,在烟气层厚度和排烟口风速一定时,排烟口高度存在一个临界值,实验得到的临界高度值与hinkley模型的预测值符合的较好。在该临界值以下,机械排烟效率较低且随着排烟口高度的降低而明显降低;在该临界值以上,排烟效率较高且随着高度的增加变化不明显。结合实验结果,采用大涡模拟的方法,对某典型侧式地铁车站内排烟口高度和风速对机械排烟效果的影响进行了全尺寸数值模拟分析,结果表明可通过升高排烟口高度和降低挡烟垂壁高度来优化原机械排烟系统的排烟效果。

运用fds分析诱导排烟系统的布置方式、机械排烟量、诱导风速等敏感参数对排烟效果的影响,与风管式排烟系统进行比较。结果表明,诱导排烟系统在合理布置的条件下比风管式排烟系统更利于维持车库内的能见度;诱导排烟的能见度随机械排烟量的增加而提高;诱导风机风速受机械排烟能力的限制。

利用fds软件进行数值模拟,研究了火场排烟风机动作对室内发生轰燃现象的影响。研究发现在火灾发展初期,排烟量在一定范围内升高,促使外界气体流向着火区域,加剧火势,促使轰燃提前到来。并对灭火救援工作提出了建议。

在通道试验模型中开展了横向排烟试验,对不同火源功率下,通道内烟气层界面的形态特征、烟气层最高温升以及烟气水平流动速度随排烟速度的变化情况进行了研究。结果表明:通道内的烟气在排烟速率较小时能够维持很好的层化,随着排烟速率增大,烟气层与空气之间的掺混加剧,且靠近通道端部开口处的掺混程度强于远处。归一化的烟气层最高温升和烟气水平流动速度均随排烟速率呈幂指数衰减规律。靠近通道端部开口处的最高温升和水平流动速度衰减得更快;靠近通道端部开口处与远离通道端部开口处的烟气流动速度差异随排烟速率增大而增大。

采用三维数值模拟方法,对设置有排烟道的隧道进行了火灾烟气控制的稳态、瞬态模拟分析;研究了在多种通风排烟方案及开启不同数量排烟风口的情况下,该隧道火灾烟气的蔓延特性和烟气控制效果。通过对不同工况的模拟比较研究,为设排烟道的隧道推荐了适宜采用的两种控制火灾烟气的通风排烟方案,并从人员疏散的安全性角度证实了所推荐的方案是可行的。为设置有排烟道的隧道火灾烟气控制及紧急通风设计提供理论依据,同时也可指导人员安全撤离和消防扑救。

以钱江水下盾构隧道为研究对象,采用fds5.0对双向均衡排烟模式和50mw火灾规模下、10个不同集中排烟量对隧道火灾烟气控制效果的影响进行模拟计算。对比分析不同集中排烟量下,隧道内排烟阀处竖向排烟风速、排烟阀及排烟风机口处温度、排烟效率、行车道2m高度处能见度、烟气蔓延范围的变化情况。模拟分析表明,集中排烟量对排烟效果影响很大。当排烟量为190m3/s时,可达到较好的隧道火灾烟气控制效果。

利用火灾动力学模拟方法,对地下一层地铁侧式车站列车火灾的烟气蔓延规律和排烟效果进行了模拟研究。首先生成了地铁车站的三维模型,基于通风排烟系统的事故运行方案,对列车火灾烟气扩散过程、气流组织模式和烟气参数进行了计算模拟。模拟表明:排烟系统启动后,中间隧道的两端向内形成了大于5m/s的流速,屏蔽门处流速为站台流入隧道,可有效阻碍烟气进入站台区域,烟气排放主要通过车站轨顶风口排放,烟气在500s左右进入站台,排烟系统有效减缓烟气在站台的下降时间,为列车内乘客疏散提供了可用的安全疏散时间。

通过1/20小尺寸模型实验对城市隧道火灾组合通风排烟方式下的排烟特性进行了研究.通过对不同纵向风速和不同排烟量下温度和烟气实验结果的分析,表明隧道的顶部排烟量越大,烟气层下降越慢,越有利于隧道内的人员疏散,但是排烟量的增大对降低隧道顶部温度效果不大.根据实验结果可知,对于组合通风方式下的隧道火灾,应先打开顶部排烟口进行排烟,然后开启火源上游风机进行纵向通风,纵向通风风速应控制在临界风速左右.

排烟口是火灾发生时烟气排出的出口,排烟口高度和位置对排烟效果具有重要影响。运用fds数值模拟方法,以实验台为依据建立数值模型,针对排烟口高度和排烟口位置的改变对排烟效果的影响进行分析,结果表明:随着排烟口高度的升高,各种排烟风速下的排烟效果都得到了改善。在排烟口风速较高的情况下,排烟口的高度变化对烟气溢出厚度的影响更大,采用大风速的控烟效果要优于小风速。侧排方式的排烟效果低于顶排方式,远壁排烟方式要优于近壁排烟方式。

高层建筑发生火灾时,烟气对人员的生命安全有着非常大的威胁,因此有效地控制烟气在建筑物内的扩散对于人员的逃生是非常重要的。通过高层建筑内烟气流动的数学模型,采用k-ε两方程三维紊流模型对高层建筑火灾时排烟口布置于走廊顶棚和走廊侧壁时的机械排烟进行模拟。结果表明,排烟口的布置方式不同对排烟效果的影响很大。排烟口置于顶棚时比排烟口置于侧壁时排烟效率高近10%,走廊内危险性低。在进行排烟设计时应优先考虑将排烟口设置在走廊顶部。

通过数值模拟,分析了长通道内机械排烟时排烟口下方的流场结构、烟气层温度和厚度,定量描述了烟气层厚度、温度与排烟速率之间的关系.结果表明,排烟速率大到一定程度时会导致烟气层吸穿,使得机械排烟效率降低.

通过数值模拟与试验的方法研究地铁区间隧道发生火灾(火源功率为5mw)时,半横向排烟方式中排烟风速、排烟口间距、排烟口面积对排烟效果的影响。以某地铁区间隧道为原型,利用fds建立全尺寸隧道模型进行数值模拟研究。此外,根据froude相似模型,建立了1∶10的地铁区间隧道模型试验台,以验证数值模拟的可靠性。结果表明,半横向排烟方式可以有效地排出隧道发生火灾时产生的烟气。数值模拟结果与试验结果的相对误差在2.5%~25%,验证了利用fds研究隧道火灾的结论是可靠的。排烟风速、排烟口间距、排烟口面积设置过大或过小都会影响排烟效果。

为了掌握建筑中庭底部发生火灾时,不同机械送风方式对热烟气运动规律与排烟效率的影响,从而为中庭防排烟设计提供参考,利用大涡模拟(les)数值方法对某商场内的中庭式建筑空间4种机械送风方案对火灾产生的热烟气流场作用效果进行了模拟.通过对结果比较分析后得到,单纯采用侧送风方式会扰乱热烟气,并会加剧烟气向周围平台的扩散和烟气层的下沉;底部采用上送风方式时虽然会在一定程度上缓解烟气层高度的降低,但不能防止烟气在中庭上部分向周围平台的扩散;而采用上送风和侧送风相结合、多个送风口分布的方式不仅能够减缓烟气层高度的下降,同时还可以有效防止烟气向周围平台的扩散,是比较适用于中庭的一种送风方案.

为探讨纵向通风情况下坡度隧道火灾烟气的温度分布、回流长度等特性参数,运用火灾动力学模拟软件fds建立一个长为500m的公路隧道模型,对不同坡度、不同纵向通风速率的20组火灾工况进行模拟研究,通过分析各工况的模拟结果,并结合前人在隧道火灾烟气特性研究方面的成果,得到火灾情况下隧道内烟气的纵向温度分布规律、隧道拱顶温度变化规律、温度偏移及烟气回流长度变化规律等。

半横向通风方式下公路隧道火灾数值模拟——采用流体力学模拟的方法，对半横向通风方式下公路隧道的火灾工况进行了数值模拟计算。通过对不同吊顶风口距离和开启个数的通风方案下的速度场和温度场分析。评估了各通风方案所能达到的效果。比较各通风方案的数据，进...

公路隧道火灾烟气控制策略模拟研究——以往的火灾试验和数值模拟研究大多是在直线形隧道中进行的，为此本文以一具有圆弧形转弯的公路隧道为研究对象，在全尺寸试验的基础上，针对不同的火灾应急通风方案和火源位置，对于火源功率为30mw的火灾烟气控制策略进行了...

引射流对厨房排烟影响的数值模拟——在传统的厨房抽油烟机系统中增加向上的引射流，可以利用引射流的卷吸作用带动烟气向上流动，从而达到增强抽油烟机排烟能力的效果。本文利用cfd技术对增加引射流的厨房排烟系统进行了数值模拟和计算。对于不同的送风速度下所...

以在建的上海市虹梅南路越江隧道为对象,借助smartfire软件模拟了50mw规模的火灾下,开启火源上下游各一个排烟口时,主要分析了三个位置横断面中心线上温度、能见度和一氧化碳浓度沿竖向的变化规律。研究结果表明,排烟口面积保持不变时,排烟口横向布置的排烟效率大于排烟口纵向布置,并且长宽比越大,排烟效果越好。

建筑排烟系统在排除热烟气的同时,也将用于启动自动喷水灭火系统的热烟气排走。因此,开启排烟系统可能会影响自动喷水灭火系统的正常启动。本文利用fds模拟排烟系统和自动喷水灭火系统共存的场景,探寻排烟系统对自动喷水灭火系统的影响规律。