机械通风和细水雾对地下停车库火灾轰燃的抑制作用

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汽车在方便人们出行,提高生活品质的同时停车位紧张已经成为城市发展亟需治理的社会焦点问题。合理的利用地下空间建设停车场可有效解决城市停车困难与土地资源紧张的矛盾。目前我国越来越重视地下空间的利用,地下车库的发展也非常迅速。随着技术的发展地下车库的空间结构日益复杂,单体面积也不断增大,对地下车库抑制火灾方法的改进要求也日益提高。作为一种新型环保的灭火技术,细水雾灭火技术的研究具有十分重要的意义。本文以东北大学地下工程火灾实验室为原型,利用FDS火灾动力学模拟软件对细水雾抑制轰燃作用进行数值模拟,并结合实验数据进行对比分析。结果表明:FDS数值模型计算结果与实验中对应测点温度曲线吻合性良好,模型及模拟方法可采信度较高,可以推广至其他火灾场景中特征参数的计算与获取。模拟结果显示,模拟结果显示,地下受限空间通风受到制约的情况下,火灾发生后有游走火的出现;利用火灾动力学软件FDS建立双区域模型进行数值计算是合理的:地下空间在高度方向可分为上部高温热烟气层以及低温冷空气区;在水平方向上,以火焰燃烧区为中心温度曲线呈成对称分布:随着与火源距离的增加,空间环境温度大幅下降。通过分析橡胶的材料燃烧特性,以及燃料表面温度和所处空间的辐射热通量的变化,当橡胶被引燃时热烟气层平均温度以及该空间接受的辐射热通量均满足轰燃发生的临界条件。通过FDS火灾动力学模拟软件对模型尺寸为106m×42m×7m的某商场地下两层停车库的火灾演化过程进行数值模拟,分析在复杂的地下受限建筑环境中,烟气层及火场空间温度的分布及变化规律。烟气层及火场空间温度的分布及变化规律,并通过分析火场不同高度方向上的等温图,对火场进行合理分区,为火灾损伤评估提供数据支持。。在本文设置的工况下机械通风未能有效抑制轰燃的发生,但显著降低了火源热释放速率以及烟气层的平均温度。补风时氧气的进入会加剧燃烧反应。火场在高度方向上有明显的温度分层现象,可划分为高温热烟气区以及冷空气区;水平方向上可以将火场划分火焰区、中温区和冷空气区。利用相同模型对比有无细水雾灭火系统作用下火灾空间温度场的分布及变化,分析细水雾对地下车库火灾轰燃的抑制作用。细水雾作用压力为1OMPa,流量为15 L/min,喷射角度为20°~70°,细水雾液滴直径为300μm,雾滴的初速度为20m/s。在本文设置的工况下细水雾有效的抑制了轰燃的发生,不仅降低了火源的热释放速率以及火源表面温度,并且有效的降低了烟气层的热量,将热烟气层的平均温度控制在400℃以下,阻止了火势的蔓延。细水雾对空间流场的扰动促进了流场内各区域的湍动,加强了各区域间的热交换,使温度随时间变化曲线出现大幅波动但仍有明显的分层现象,同时细水雾可以有效的隔绝热辐射,防止与火源相邻的可燃物被高温热辐射引燃。
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