公交车车厢内火灾烟气运动的数值模拟研究

摘要

近年来全国各地发生的公交车火灾事故提醒着人们关注公交车出行安全。公交车因其人员流动性大、载客量多、空间密闭、所处交通环境复杂多变，一旦发生火灾事故燃烧速度快、火灾危害性大、极易产生轰燃、人员疏散困难、扑救难度大，造成严重的人员伤亡、财产损失和不良的社会影响。为此，本文首先调研了国内外针对公交车火灾所做的理论研究，主要包括公交车防火设计规范、全尺寸火灾实验研究和计算机数值模拟研究。
　　本文针对各理论研究取得的成果和存在的不足，在考虑试验成本的情况下本文采用场模型数值模拟方法分析公交车车厢火灾烟气运动规律。并使用Pyrosim、FDS模拟软件，就公交车起火位置、车速、门窗开闭情况、车厢内空调系统对公交车火灾的影响展开系统研究。针对春秋季节自然通风条件下公交车车厢火灾设置了27个工况条件，分析模拟结果得出:位于门窗开口处的火源热释放速率达到最大，火源位于车厢中部时首先达到轰燃，无法形成稳定的热烟气层，30s时10m能见度迅速下降到2.4m以下不利于人员逃生;开口面积越大车厢内火灾燃烧越充分，热量释放越多，门窗开口所在的位置温度上升最快;车速越快车厢中烟气层受外部空气流扰乱影响越大，分层现象越不明显。针对夏季打开空调制冷系统时公交车车厢火灾设置了2个工况条件，分析模拟结果得出:最大热释放速率达到29MW;公交车车厢发生火灾前期，空调制冷系统可以控制除火源以外部位的温度在60℃以下，火灾发生轰燃后，空调制冷系统起到了助长火势的作用。针对冬季打开采暖通风系统时公交车车厢火灾设置了2个工况条件，分析模拟结果得出:最大热释放速率达到12MW;采暖通风系统加快了火源质量燃烧速率，加快了车厢火灾烟气的产生。研究过程和结论可以为公交车消防安全设计、火灾事故预防和火灾事故原因调查提供帮助。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 我国交通工具火灾统计分析

1．2 国内外公交车发展概况

1．3 公变车火灾研究背景及意义

1．4 国内外研究现状

1．5 研究的方法和内容

1．5．1 课题的研究方法

1．5．2 课题的研究内容

1．6 本章小结

2 公交车火灾烟气理论

2．1 室内火灾发展慨述

2．1．1 单室火灾发展基本过程

2．1．2 室内受限燃烧与通风

2．1．3 公交车火灾火源设置

2．2 烟气的危害

2．2．1 火灾烟气流动与蔓延过程

2．2．2 烟气危害判断依据

2．3 本章小结

3 公交车火灾数值模型建立

3．1 FDS软件介绍

3．2 数值模拟方法可行性验证

3．3 火灾数学模型建立

3．3．1 基本控制方程求解过程

3．3．2 湍流流动模型

3．3．3 燃烧模型

3．4 燃烧模型建立

3．5 数值模拟模型建立

3．5．1 软件应用流程

3．5．2 建立简化模型

3．5．3 划分网格

3．5．4 设置边界条件

3．5．5 确定模拟时间

3．5．6 布置测点

3．5．7 设置模拟工况

3．6 本章小结

4 公交车火灾数值模拟结果分析

4．1 春秋季公交车火灾模拟结果分析

4．1．1 工况监测点设置

4．1．2 模拟结果分析

4．2 夏季公交车火灾模拟结果分析

4．2．1 工况监测点设置

4．2．2 模拟结果分析

4．3 冬季公交车火灾模拟结果分析

4．3．1 工况监测点设置

4．3．2 模拟结果分析

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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