细水雾作用下室内火灾烟气特性参数变化数值模拟

论文摘要

细水雾具有灭火高效、稳定、成本低及对环境友好等优势,成为当前国际火灾科学研究的热点和难点之一。目前国际上关于细水雾与火灾烟气相互作用的研究尚处于起步阶段,本文建立室内火灾模型,研究细水雾与烟气相互作用,探讨在不同细水雾特性参数和环境条件下烟气特性参数变化规律,从而为细水雾灭火系统设计提供理论依据。应用CFD软件FDS模拟了细水雾对烟气温度、流动速度,烟气浓度、CO、O2和CO2浓度以及烟气能见度的影响。结果表明,细水雾对火灾烟气有良好的降温效果,同时影响烟气流动方向,能够有效降低CO和CO2浓度,提高O2含量；走廊内烟气特性参数变化滞后于室内。另外,细水雾可以增加室内顶部烟气能见度,降低地面附近烟气能见度。在改变细水雾粒径分别为100μm、300gm和500μm,喷雾速度分别为2.5m/s、4.5m/s和6.5m/s条件下测试烟气的降温效果；在改变水雾启动时刻分别为60s、80s和100s时测试烟气特性参数的变化。结果表明,细水雾粒径为100μm与500gm相比较,100μm时烟气降温速率更大,降低相同的温度比粒径为500gm时所需时间短；改变喷雾的流速对烟气特性参数影响不明显。设置火源距离喷头轴线分别为1.0m、2.0m和3.0m,通风风速为1.0m/s～4.0m/s,火源功率分别为500kW/m2、1500kW/m2、2500kW/m2和5000kW/m2,测试烟气温度和特性参数变化。结果表明,火源位于喷头正下方时,烟气温度在短时间内得到有效降低；火源偏离喷头正下方时,烟气降温速率随着火源与喷头轴线相对距离的增大而减小。通风条件下,喷头正下方烟气降温速率随风速的增大而减小,其他轴距下降温速率随风速的增大而增大。改变火源功率,功率越大烟气在细水雾作用下降温速率越大,烟气中CO和CO2浓度下降速率和O2浓度上升速率越大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容及方法
• 第二章 烟气特性及细水雾对烟气的抑制
• 2.1 火灾烟气及危害
• 2.1.1 烟气密度
• 2.1.2 烟气能见度
• 2.1.3 烟气危害性
• 2.1.4 烟气的流动与蔓延
• 2.2 细水雾特性及灭火机理
• 2.2.1 细水雾的定义
• 2.2.2 雾滴粒径分布
• 2.2.3 雾通量
• 2.2.4 雾动量
• 2.2.5 雾化锥角
• 2.2.6 细水雾灭火机理
• 2.3 影响细水雾灭火效果的因素
• 2.4 场模拟方法
• 2.4.1 场模拟理论
• 2.4.2 模拟软件介绍
• 2.4.3 模型建立
• 2.5 细水雾对烟气特性的影响
• 2.5.1 对烟气温度场影响
• 2.5.2 对烟气速度场的影响
• 2浓度的影响'>2.5.3 对烟气中O₂浓度的影响
• 2.5.4 对烟气CO浓度的影响
• 2.5.5 对烟气能见度的影响
• 2浓度的影响'>2.5.6 对烟气中CO₂浓度的影响
• 第三章 细水雾特性对灭火效果影响
• 3.1 细水雾粒径对烟气降温效果的影响
• 3.2 喷雾流速对烟气降温效果的影响
• 3.3 不同启动时刻对烟气特性参数影响
• 3.3.1 对烟气温度的影响
• 3.3.2 对烟气速度的影响
• 2浓度的影响'>3.3.3 对烟气中O₂浓度的影响
• 3.3.4 对烟气中CO浓度的影响
• 2浓度影响'>3.3.5 对烟气中CO₂浓度影响
• 第四章 环境条件对细水雾灭火效果的影响
• 4.1 火源位置对细水雾温度效果的影响
• 4.2 通风对烟气降温的影响
• 4.3 不同火源功率对烟气特性参数变化的影响
• 4.3.1 对烟气温度影响
• 4.3.2 对烟气浓度的影响
• 4.3.3 对烟气速度场分布影响
• 2浓度的影响'>4.3.4 对烟气中O₂浓度的影响
• 4.3.5 对烟气中CO浓度的影响
• 2浓度的影响'>4.3.6 对烟气中CO₂浓度的影响
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文