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高层建筑前室正压送风对火灾烟气控制效果研究

作　者: 王军
导　师: 袁树杰
学　校: 安徽理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 高层建筑火灾前室正压送风送风口烟气控制方式数值模拟缓冲区
分类号: TU972.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着社会经济水平的迅速发展和我国城镇化战略的推进实施,高层建筑形式越来越多地出现在人们的视线中。高层民用办公建筑因其建筑内部功能复杂、火势蔓延途径多和人员疏散困难等特点,成为国内外消防科技领域研究的重要方向。而火灾时产生的大量有毒有害的高温烟气是造成人员伤亡的重要原因,因此,加强高层建筑火灾的防排烟研究对减少高层建筑火灾中的人员伤亡和财产损失具有十分重要的现实意义。本文通过对不同建筑火灾模型的特点和适用范围分析比较后,选取场模型FDS建立了数值模型,采用大涡模拟方法对高层民用办公建筑火灾中走廊-前室段的烟气流动进行模拟。论文着重模拟分析以下几种情况：当前室二道门处于部分开启状态下,讨论改变前室正压送风口相关主要参数对前室内烟气控制效果的影响。前室正压送风下走廊自然排烟方式和机械排烟方式对走廊及其前室烟气控制的效果的影响。数值模拟验证设置走廊-前室缓冲区后对火灾烟气控制的有效性。研究分析上述情况下前室一道门附近(疏散通道中的人员聚集区)和走廊中心线水平方向上1.6m(人眼特征高度)高度各监测点处火灾烟气中主要组分的浓度、温度和空间能见度等分布和变化规律。模拟结果表明,不同火源功率、不同送风量对着火层前室内CO、CO2气体浓度、烟气温度和能见度影响均较为显著。当加压送风量一定时,适当减小加压送风口截面积有利于提高正压送风防烟效果。当加压送风量和送风口一定条件下,提升送风口中心高度位置有利于改善正压送风防烟效果。机械排烟方式下着火层走廊段烟气中的CO浓度、温度在600s内均经历先升高而后下降再升高的变化过程,对人员疏散能够起到一定程度缓冲作用,较自然排烟效果稍好。通过设置走廊-前室缓冲区进行优化后,缓冲区及前室内的烟气浓度、温度和能见度几乎不受火灾影响,是加强着火层前室及走廊火灾烟气控制效果的有效手段,具有比走廊自然排烟和机械排烟方式更为明显的优势。上述研究结果为评价高层建筑火灾烟气控制的效果和方式提供了一种分析途径,为高层建筑性能化防排烟设计及人员安全疏散提供了一定的参考和理论支持。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-13
引言  13-15
1 绪论  15-25
  1.1 高层建筑火灾概述  15-20
    1.1.1 当前高层建筑火灾形势  15-16
    1.1.2 火灾烟气组成及其危害性  16-19
    1.1.3 高层建筑火灾特性及其扩散途径  19-20
  1.2 国内外防排烟研究现状  20-22
    1.2.1 国外防排烟研究现状  20-21
    1.2.2 国内防排烟研究现状  21-22
  1.3 研究目标和主要内容  22-23
  1.4 研究方法及技术路线  23-25
2 高层建筑防排烟理论及相关设计规范  25-33
  2.1 防排烟设施设置的范围  25
  2.2 防排烟设计的基本概念  25
  2.3 高层建筑前室烟气控制方式概述  25-33
    2.3.1 自然排烟  26
    2.3.2 机械负压排烟  26-27
    2.3.3 机械正压防烟  27-31
    2.3.4 空气幕防烟  31-33
3 建筑火灾模型及FDS模拟基础  33-49
  3.1 建筑火灾模拟及方法的选择  33-36
    3.1.1 场模拟  33-34
    3.1.2 区域模拟  34-35
    3.1.3 网络模拟  35-36
  3.2 火灾烟气运动的基本数学模型  36-38
    3.2.1 质量守恒方程  37
    3.2.2 动量守恒方程  37
    3.2.3 能量守恒方程  37-38
    3.2.4 组分质量守恒方程  38
    3.2.5 状态方程  38
  3.3 FDS软件基本理论  38-40
    3.3.1 FDS软件简介  38-39
    3.3.2 FDS软件应用流程  39-40
  3.4 FDS模拟场景设计  40-49
    3.4.1 数值模型的建立  40-42
    3.4.2 火灾增长模型的选择  42-44
    3.4.3 网格划分原则  44
    3.4.4 火灾场景确定  44-49
4 前室正压送风对火灾烟气控制效果的数值模拟  49-89
  4.1 前室正压送风口对火灾烟气控制效果的影响因素分析  49-74
    4.1.1 不同火源功率对火灾烟气控制效果的影响  49-55
    4.1.2 不同送风量对火灾烟气控制效果的影响  55-60
    4.1.3 不同送风口截面积大小对火灾烟气控制效果的影响  60-67
    4.1.4 不同送风口中心高度位置对火灾烟气控制效果的影响  67-74
  4.2 前室正压送风下不同排烟方式对走廊烟气控制效果的影响  74-89
    4.2.1 自然排烟对走廊烟气控制效果的影响  77-82
    4.2.2 机械负压排烟对走廊烟气控制效果的影响  82-89
5 前室正压送风下走廊-前室缓冲区段优化研究  89-99
  5.1 走廊-前室缓冲区的概念与设置  89-90
  5.2 走廊-前室缓冲区对火灾烟气控制效果的影响  90-99
6 结论及展望  99-101
  6.1 结论  99-100
  6.2 展望  100-101
参考文献  101-105
致谢  105-106
读研期间发表的学术论文  106

高层建筑前室正压送风对火灾烟气控制效果研究

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