高架仓库火灾烟气控制的数值模拟研究

论文摘要

纺织行业是中国的传统优势行业,纺织工业在我国工业体系中也占有极为重要的地位。在纺织品的生产过程中的存储环节,其存储方式大多是高架式存储。高架仓库物资存储方式与一般仓库有很大区别,所有的物资均摆放在金属货架之上,且大部分是易燃物品,一旦遇到火源,极易引发大面积的火灾；着火后火势蔓延极为迅速,在仓库内产生大面积高温区域和大量的烟气,为仓库内的人员疏散和物资救援带来了很大的问题。目前关于仓库火灾的研究主要集中在火灾的早期探测和有效扑救方面,关于仓库结构对火灾烟流的影响研究的较少。由于高架仓库物资摆放方式的不同,限制了向上运动的高温烟气对火源周围空气的卷吸作用,使得基于区域模拟的烟流模拟软件不适用于模拟高架仓库的火灾烟流运动。所以,本文采用场模拟软件FDS来模拟高架仓库火灾烟流运动。FDS模拟软件主要模拟了在自然通风和机械通风状态下仓库内的烟流流动。通过比较分析了两种状态下仓库内温度和能见度,得出机械通风形成的负压改变了仓库内的流场分布,形成了新的烟流路线,降低了疏散路线上的温度,同时提高了仓库内的能见度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究火灾烟气流动的目的和意义
• 1.3 国内外火灾科学研究
• 1.3.1 火灾科学的理论体系
• 1.3.2 火灾科学的基础研究
• 1.3.3 火灾科学的应用研究
• 1.4 数值模拟在建筑火灾研究中的重要应用
• 1.5 国内外火灾科学研究现状
• 1.5.1 国外火灾模拟研究现状
• 1.5.2 国内火灾模拟研究现状
• 1.5.3 存在问题
• 1.6 本文的研究内容
• 2 建筑火灾烟气特征及其在空间内的充填方式
• 2.1 烟气的产生
• 2.2 烟气的物理特征及危害
• 2.2.1 火灾烟气的物理特征
• 2.2.2 火灾烟气的危害性
• 2.3 火灾烟气在建筑内流动的特点
• 2.4 烟气在不同空间内的充填过程
• 2.4.1 单室火灾烟气充填过程
• 2.4.2 大空间内火灾烟气充填方式
• 2.5 本章小结
• 3 建筑火灾烟气扩散的理论模型
• 3.1 模型的基本假设和简化
• 3.2 气体流动的基本守恒方程
• 3.3 湍流方程
• 3.4 方程在流体运动中的通用形式
• 3.5 流场边界条件
• 3.5.1 入口边界条件
• 3.5.2 出口边界条件
• 3.5.3 壁面函数
• 3.6 气体辐射的计算
• 3.6.1 辐射模型的选用
• 3.6.2 Roseeland辐射模型简介
• 3.6.3 辐射边界条件
• 3.7 源项
• 3.7.1 热量源项
• 3.7.2 质量源项
• 3.8 方程的解算
• 3.8.1 Fluent软件简介
• 3.8.2 Fluent软件求解过程
• 3.9 本章小结
• 4 纺织品燃烧特性试验研究
• 4.1 实验样品的选取及制备
• 4.2 实验条件及步骤
• 4.2.1 实验系统
• 4.2.2 实验步骤
• 4.3 实验结果分析
• 4.3.1 外加辐射热流强度对可燃物热解特性的影响
• 4.3.2 不同种类的可燃物在同一辐射强度下的热解特性
• 4.4 几个重要概念和参数的确定
• 4.5 本章小结
• 5 高架纺织品仓库火灾烟流控制的数值模拟研究
• 5.1 火灾烟流性状预测软件
• 5.2 FDS软件简介
• 5.2.1 FDS软件基本理论分析
• 5.2.2 FDS软件使用方法
• 5.3 火灾场景设计
• 5.3.1 火灾场景应考虑的因素
• 5.3.2 火灾场景的设置
• 5.3.3 火灾发展过程
• 5.4 火源的设定
• 5.4.1 火源的增长模型的选择
• 5.4.2 火源的热释放速率模型
• 5.5 某仓库火灾模拟的案例分析
• 5.5.1 模型设计
• 5.5.2 仓库内温度监测点的布置
• 5.6 实验结果分析
• 5.6.1 火势分析
• 5.6.2 烟气浓度分析
• 5.6.3 温度输出分析
• 5.7 改进通风系统后模拟结果分析
• 5.7.1 模型的改进
• 5.7.2 温度输出分析
• 5.7.3 烟气控制结果分析
• 5.8 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果