高層建筑豎井內(nèi)煙氣流動特征及控制研究.pdf

1、近年來,塔式高層建筑以其獨(dú)特的適應(yīng)性在高層建筑中占據(jù)著相當(dāng)?shù)谋壤?。本文主要以塔式高層建筑安全核區(qū)域的防排煙設(shè)計為背景,研究此類建筑中對人員疏散極為重要的豎向通道(豎井)中煙氣運(yùn)動的基本規(guī)律,建立煙囪效應(yīng)下的羽流發(fā)展模型,進(jìn)而探討塔式高層建筑安全核區(qū)域中有效的防排煙手段。
　　本論文首先依據(jù)相似原理建立小尺寸豎井實驗臺,研究豎井頂部、底部溫度和前室補(bǔ)氣口流速隨火源與豎井中心線距離的變化規(guī)律。通過對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱處理,建立了穩(wěn)態(tài)條

2、件下的豎井內(nèi)溫度、速度分布模型,并得到了開放和封閉豎井中煙氣運(yùn)動的非滯止?fàn)顟B(tài)產(chǎn)生的臨界無量綱準(zhǔn)則數(shù)。研究結(jié)果表明,煙囪效應(yīng)的產(chǎn)生主要是由于豎井內(nèi)外壓差與煙氣自身浮力的聯(lián)合作用,在不同范圍內(nèi)兩者對豎井內(nèi)煙氣上升所發(fā)揮的作用不同:在火源距離豎井中心線較近區(qū)域(l/L<0.825),豎井內(nèi)外壓差起主要作用;在火源距離豎井中心線較遠(yuǎn)區(qū)域(l/L>0.825),煙氣的自身浮力起主要作用。
　　利用USTC/PolyU大空間實驗廳內(nèi)的小尺寸和

3、全尺寸豎井實驗臺的實驗結(jié)果,結(jié)合理論分析,建立了一種描述豎井中羽流發(fā)展特點(diǎn)的簡單模型,得到了羽流上升無量綱時間和豎井無量綱高度之間的定量關(guān)系式。此關(guān)系式顯示,在相同火源、相同豎井尺寸條件下,開放豎井和封閉豎井中的煙氣層上升無量綱時間分別和無量綱高度的1.03次方、1.50次方成正比,與火源熱釋放速率的1/3次方成反比。由于煙囪效應(yīng)的作用,開放豎井中的煙氣層上升速度最快,非受限空間次之,封閉豎井內(nèi)最慢。
　　發(fā)展了一種理想火災(zāi)情況下