地下车库火灾烟气流动数值模拟及排烟研究

摘要

随着我国经济建设的快速发展，地下车库是我国近年来一些城市的地下空间重点建设项目。地下车库的火灾特点有浓烟、高温、能见度低，这就使其发生火灾时容易造成更大的财产损失，而且有关地下车库的规范具有一定的局限性，所以我们有必要对地下车库火灾烟气规律进行研究。
　　 本文主要的研究内容包括三个方面。第一，验证火灾模拟软件FDS对本课题研究的可行性。本文利用中国科技大学所做的火灾实验，对实验的建筑物建立数值模型进行计算，通过实验数据和模拟数据的对比分析，结果表明FDS火灾模拟软件对地下车库的火灾模拟是适用的。第二，对于某一确定的地下车库，利用FDS对其进行模拟研究。在建立尽可能接近真实情况的物理模型的前提下，确定模型的热释放速率、排烟量以及模拟，分析排烟口的布置方式、排烟口风速、排烟口面积以及补风量等四种不同条件对烟气层发展和火灾控制的影响规律，得出地下车库不同火灾场景下的烟气浓度扩散图、温度分布图、可见度分布图。结果表明，侧排烟的排烟效果明显优于下排烟方式;对于排烟口面积一定的情况，排烟口风速从4m/s逐渐增大到7m/s，排烟效果逐渐加强，排烟口风速为7m/s和8m/s时的排烟效果差别不大，排烟口风速从8m/s逐渐增大到10m/s，排烟效果逐渐减弱;当排烟口风速一定时，排烟口面积的变化对排烟效果几乎没有影响;当补风系统与火源距离较远的情况下，补风对排烟效果的影响不大。最后介绍了火灾到达危险状态时的判定依据，通过比较可用安全疏散时间与必须安全疏散时间的大小来判断在不同火灾场景下人员能否安全疏散。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 地下车库发生火灾的原因

1．1．3 地下车库发生火灾的特点

1．1．4 研究地下车库火灾烟气流动的意义

1．2 火灾烟气流动规律的研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内的研究现状

1．2．2 国内外研究方法的总结

1．3 有待深入研究的问题

1．4 本课题研究内容

1．5 本章小结

第二章 地下车库烟控系统性能化设计的理论基础

2．1 烟气的基础知识

2．1．2 火灾发展基本过程

2．1．2 烟气的定义

2．1．3 烟气的组成

2．1．4 烟气的危害

2．1．5 烟气流动的典型现象

2．1．6 传统防排烟概述

2．2 流体运动数值模拟的基础理论

2．2．1 火灾烟气流动的模型选择

2．2．2 湍流流动的基本方程组

2．3 FDS模型理论基础

2．3．1 大涡模拟

2．3．2 水利模型

2．3．3 燃烧模型

2．3．4 热辐射模型

2．3．5 热边界条件

2．4 本章小结

第三章 火灾实验与数值模拟的结果比较

3．1 火灾实验介绍

3．1．1 实验工况

3．1．2 实验模型与地下车库火灾模型的异同点

3．2 数值模拟研究

3．3 模拟结果与实验数据对比

3．4 本章小结

第四章 地下车库火灾烟气扩散模拟与人员疏散研究

4．1 工程概况

4．2 研究对象的确定及其描述

4．2．1 研究对象的确定

4．2．2 设定火灾功率

4．2．3 排烟量的计算

4．2．4 模拟时间的确定

4．2．5 模拟的初始条件和边界条件

4．2．6 算例的基本情况

4．3 模拟结果与分析

4．3．1 不同排烟口布置方式的模拟研究

4．3．2 不同排烟口风速的模拟研究

4．3．3 不同排烟口面积的模拟研究

4．3．4 不同补风量的模拟研究

4．4 人员安全疏散分析

4．4．1 安全疏散准则

4．4．2 火灾中危险状态

4．4．3 ASET的确定

4．4．4 REST的确定

4．4．5 疏散分析

4．5 本章小节

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 对后续工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参加科研情况的说明