地铁站台火灾烟气扩散与控制的区域模拟

论文题目: 地铁站台火灾烟气扩散与控制的区域模拟

论文类型: 硕士论文

论文专业: 制冷与低温工程

作者: 童艳

导师: 施明恒

关键词: 火灾烟气,区域模拟,地铁站台,疏散,防烟与排烟

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 城市地铁火灾烟气运动规律的研究,对于地铁站台的设计以及地铁火灾的评估、扑救和预防都有重大的社会和经济意义。本文通过数值模拟方法,对城市地铁火灾烟气的运动和控制进行了分析和研究。首先,对国内外关于地铁火灾烟气的运动和控制的研究现状进行了分析与综述。在此基础上,运用区域模拟的基本思想,即:将每个房间分为相对较热的上层烟气与相对较冷的下层空气,且假定各个区域内部各物理参数均匀一致,运用质量守衡原理、能量守衡原理及理想气体定律,针对每一个房间建立了地铁车站火灾烟气运动的物理模型,导出了烟气运动的控制微分方程组。火灾各分过程,如:燃烧化学、羽流、顶棚射流、水平孔道流、竖直孔道流、对流换热、导热及辐射换热通过方程组的源项体现出来。采用C.W.Gear提出的刚性稳定的常微分方程组数值解法来求解方程组。针对某双层地铁站台,分析了火灾危险临界条件,根据火灾危险临界条件,分别计算了火源附近人员撤离时间、站台人员撤离时间和站厅人员撤离时间,然后确定了地铁火灾的安全疏散时间,作为衡量不同防排烟方案效果好坏的判据。为达到较好的计算精确度,车站被划分为24/28个计算区间,利用CFAST软件分别计算了站台中部和端部火灾时,在有无阻挡和喷淋及送风的多种不同组合工况下的烟层温度、高度、浓度跟随时间的变化规律。研究了在地铁站台设立机械排烟及排烟口位置、机械送风、喷淋装置以及挡烟墙对烟气运动的影响。根据数值模拟结果,提出了相应的控制地铁火灾烟气蔓延及有利于人员撤离的最佳方案。结论就是:不论是站台中部还是端部火灾,只有喷淋、挡烟垂壁、楼梯送风、机械排烟同时工作才能在车站内创造出最有利于人员疏散的气流形式。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 建筑火灾发生发展过程简介

1.2 选题背景与依据

1.3 国内外火灾烟气的模拟方法及进展

1.4 城市地铁站火灾安全状况分析研究现状

1.5 《地铁设计规范》（G850157-2003 ）对人员疏散通道与防排烟设计要求的规定

1.6 本文的主要内容

第二章 火灾烟气蔓延的区域模拟数学模型

2.1 控制方程组

2.2 烟气的流动和传热分析

2.2.1 火源

2.2.2 燃烧过程的化学动力学

2.2.3 羽流

2.2.4 孔道流

2.2.5 对流换热

2.2.6 导热

2.2.7 顶棚射流

2.2.8 辐射换热

2.2.9 组分浓度

2.3 数值计算方法

2.4 CFAST 火灾区域模拟计算软件简介

第三章 站台中部火灾时烟气蔓延的数值模拟

3.1 双层地铁车站物理模型

3.2 火源设定

3.3 初始条件设定

3.4 火灾危险临界条件的判定

3.5 无阻挡工况

3.6 喷淋装置开启工况

3.7 喷淋+挡烟工况

3.8 喷淋+挡烟+楼梯送风工况

3.9 喷淋+挡烟+排烟1 工况

3.10 喷淋+挡烟+送风+排烟1 工况

3.11 2 喷淋+挡烟+送风+排烟1 工况

3.12 4喷淋+挡烟+送风+排烟1工况

3.13 2 喷淋+挡烟+排烟2 工况

3.14 方案比较与总结

第四章 站台端部火灾时烟气蔓延的数值模拟

4.1 无阻挡工况

4.2 喷淋装置开启工况

4.3 喷淋+挡烟工况

4.4 喷淋+挡烟+楼梯送风工况

4.5 喷淋+挡烟+排烟工况

4.6 喷淋+挡烟+楼梯送风+排烟工况

4.7 方案比较与总结

第五章 结论

5.1 本文主要工作介绍

5.2 得出的几个主要结论

5.2.1 计算方法的可行性

5.2.2 火灾危险评估

5.2.3 几种组合方式的计算结果

致谢

参考文献

后记

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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