喷淋对建筑火灾流场影响的数值模拟研究

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随着城市化进程的不断加速,使得各类建筑迅猛增多,火灾危害性增加。而自动水喷淋系统由于其敏感度高、灭火可靠、经济实用、易于维护等优点在建筑防灭火领域被普遍使用。了解水喷淋对火灾流场的影响规律,能够为规范布置喷头提供理论依据,以发挥喷淋系统的最佳控火效果。本文借助FDS数值模拟软件,在流体力学理论的基础之上,对某阅览室火灾时不同工况参数的改变对火灾流场的影响进行理论分析和模拟研究,以得出不同工况参数对火灾流场的影响规律。首先,在烟气蔓延理论与喷淋喷洒理论的基础上,指出火灾烟气对人员逃生的危害性,并给出喷淋水滴的拖拽力会造成烟气层紊乱,发生“烟气拥塞”,进而形成“拥塞射流”、“尾流”等阻碍火灾现场人员的安全疏散。然后,结合某阅览室的现场概况合理的划分网格、选取模拟时间,并选择适当的火灾荷载、火灾发展模型和喷淋参数,设置了8个不同喷淋场景,并利用PyroSim、FDS模拟工具,建立了阅览室喷淋作用下火灾流场模拟模型。最后,将8种不同火灾工况进行数值模拟,分析模拟结果。总结得出:水喷淋的启动不仅对阅览室火灾发展有明显的抑制作用,还可以将火灾热烟气控制在顶棚附近,保障了非火源区域的人员疏散安全,但同时会阻碍烟气排放,加快烟气层的增厚速度,加快能见度的下降,并致使产生大量的CO,但是整个过程中的CO浓度峰值有所降低;相同喷淋间距,增加单个喷头流量,可以小幅度的降低烟气温度,同时会导致CO浓度的略微升高和室内烟气流的紊乱,使得火灾现场更加混乱;相同单个喷头流量,缩短喷淋间距,能降低温度峰值,减慢烟气温度的上升速度,同时也会使得室内的烟气紊流加剧,导致CO浓度升高。研究过程和结论可为其他类似建筑物场景消防安全设计提供参考性依据,对引导人员安全疏散救援有一定的现实意义。
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