高层建筑消防电梯井烟气蔓延及控制分析

论文摘要

高层建筑一旦发生火灾,火灾蔓延快、疏散路线长,将造成严重的人员伤亡和财产损失。为解决高层建筑人员疏散困难的问题,国内外都有专家学者提出消防电梯疏散这一理念。虽然我国有现消防法规定,火灾时电梯不能用于人员疏散,但是若能保证疏散过程中电梯的安全性,采用电梯和楼梯综合疏散方式将缩短疏散时间。电梯安全性的保证包括很多方面,比如电梯供电设施、防烟系统等。本文主要对电梯井加压送风安全防烟方面进行了研究分析。文中首先简单介绍了高层建筑火灾烟气蔓延特点、驱动力,介绍了FLUENT流体模拟软件。然后考虑了电梯活塞效应、烟囱效应、浮力等因素对电梯井加压送风的影响,采用了模拟和试验的方法,分不同工况对高层建筑电梯井加压送风防烟影响因素进行研究,主要包括：电梯轿厢不动、上行和下行；不同的电梯运行速度。试验为电梯井加压送风预试验,在公安部四川消防研究所的高层试验塔内进行,火源为柴油燃烧,电梯井上方加压送风,测试具有代表性楼层的电梯井、电梯前室分别与走道的压差,根据报警器是否动作判断送风是否有效阻烟。试验目的主要是分析实际火灾中可能会遇到的烟气从其他途径蔓延至电梯井、风机、电梯运行、泄压等问题,同时将该试验结果与同工况模拟结果进行比较,验证模拟结果的合理性。文中主要采用了FLUENT软件模拟的方法进行电梯井加压送风研究,运用动网格技术模拟电梯轿厢运行,通过gambit网格划分、边界条件设定、计算模型选择等建立模型来模拟火灾时不同加压送风工况,确定最终送风量和电梯井送风有效阻止烟气进入的临界压差。通过火灾试验和FLUENT模拟综合研究,分析不同工况下烟气的蔓延情况,分析电梯井、电梯前室分别与走道的压差的变化,最终主要通过模拟得出电梯井加压送风有效阻止烟气进入的临界状态,提供相关技术参数。该论文的研究具有一定的实用意义和经济意义,将对规范的改进起到重要作用,并对高层建筑内消防员开展灭火救援及人员利用电梯进行安全疏散有重要的技术论证作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 高层建筑火灾事故
• 1.1.2 高层建筑电梯疏散
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 本文研究目的、主要内容及研究方法
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 主要内容
• 1.3.3 研究方法
• 第2章 高层建筑内烟气蔓延及控制方法概述
• 2.1 高层建筑火灾特点
• 2.2 高层建筑内烟气蔓延
• 2.2.1 烟气的危害
• 2.2.2 高层建筑内烟气流动驱动力
• 2.3 烟气控制方法
• 第3章 计算模型理论基础
• 3.1 软件简介
• 3.2 流体流动基本概念与计算模型
• 3.2.1 控制方程
• 3.2.2 FLUENT求解方法
• 3.2.3 动网格技术
• 3.2.4 源项
• 第4章 高层建筑消防电梯井送风防烟试验
• 4.1 概述
• 4.2 试验条件
• 4.3 试验判断依据及方法
• 4.3.1 判断依据
• 4.3.2 试验工况
• 4.3.3 试验方法
• 4.4 试验结果
• 4.5 试验与同工况模拟比较
• 4.5.1 模拟工况
• 4.5.2 模拟结果对比
• 第5章 高层建筑电梯井烟气蔓延及送风防烟模拟分析
• 5.1 几何模型和网格划分
• 5.1.1 模型几何尺寸及物理参数
• 5.1.2 模型网格划分
• 5.2 模型模拟条件
• 5.2.1 模型模拟参数
• 5.2.2 模型简化及假设条件
• 5.2.3 模拟判断依据
• 5.3 高层建筑消防电梯井加压送风模拟分析
• 5.3.1 模拟概述
• 5.3.2 电梯运行方向影响
• 5.3.3 电梯运行速度影响
• 5.3.4 加压送风防烟模拟
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文