开口小空间火灾流场特性

论文摘要

单室火灾一直是建筑火灾研究的重点。作为受限空间,单室火灾的发生、发展,烟气的聚集、蔓延以及火焰的形状、蔓延都具有与敞开空间完全不同的特性。室内火灾的场模拟理论研究正处在以某些主要影响因素为主,逐步积累成果向全面影响因素发展的阶段。本论文运用火灾模拟软件FDS对ISO9705标准房间火灾进行了模拟研究。首先给定不同的液体可燃物,结果表明:燃烧表面积是影响热释放率的主要因素,在用FDS软件模拟液体可燃物燃烧时,在室内达到轰燃状态之前,燃烧表面积设定越大,单位面积的热释放率越稳定,保证这样的条件下,模拟结果更为可靠。然后对远离火源处(即开口处)流场进行模拟,并与试验结果作比较,结果表明:模拟得到的温度和速度变化趋势与试验测量的结果基本一致,符合理论结果;应用FDS软件模拟达不到试验测得的最大温度和最大速度,但误差较小,并不影响软件在工程上的适用性。相同条件下改变火源热释放率,可以看出,随着热释放率地增大,温度、速度相应增大,则压力分层越快,流场稳定也越快,中性面的高度逐渐降低。将模拟结果与理论计算的结果比较,表明中性面下降趋势正确。本论文研究的主要内容为单室火灾中远离火源(开口)处的流场变化,为考察整个单室内的流场变化提供了相关参考,并且对用FDS软件模拟开口小空间场景进行了深入的探讨和实践。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 火灾的危害性
• 1.1.2 火灾科学的发展
• 1.2 火灾研究
• 1.3 火灾模拟及方法的选择
• 1.3.1 场模拟
• 1.3.2 区域模拟
• 1.3.3 网络模拟
• 1.4 单室火灾
• 1.4.1 单室火灾的研究现状
• 1.4.2 单室火灾的发展过程
• 1.5 燃烧的一些简单介绍
• 1.5.1 燃烧过程
• 1.5.2 燃烧类型
• 1.5.3 燃烧蔓延的原因
• 1.6 本课题研究的重点和意义
• 第2章 开口小空间火场模拟研究及理论基础
• 2.1 压差产生的原因
• 2.2 有开口的流动
• 2.3 中性面及其形成过程
• 2.4 相关理论计算
• 2.5 特殊情况
• 2.6 本章小结
• 第3章 开口小空间火灾场模拟数学物理模型
• 3.1 火灾模拟软件FDS
• 3.2 数学模型及基本方程
• 3.3 大涡模拟
• 3.3.1 大涡模拟的基本方法和实现思想
• 3.3.2 可压缩流的大涡模拟
• 3.4 燃烧模型
• 3.4.1 混合分数的燃烧模型
• 3.4.2 混合分数模型的修正
• 3.5 本章小结
• 第4章 试验及模拟
• 4.1 确定不同液体燃料的热释放率
• 4.1.1 不同可燃液体的燃烧比较
• 4.1.2 可燃液体的燃烧形式
• 4.1.3 确定煤油的热释放率
• 4.1.4 不同燃料的热释放率的比较
• 4.1.5 小结
• 4.2 开口小空间火灾场模拟分析
• 4.2.1 模拟结果
• 4.2.2 模拟条件
• 4.2.3 测点布置
• 4.3 模拟与试验的结果比较
• 4.3.1 模拟结果
• 4.3.2 模拟结果与试验结果的比较分析
• 4.3.3 小结
• 4.4 比较不同热释放率的影响
• 4.4.1 不同热释放率的比较
• 4.4.2 小结
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢