特殊受限空間火災(zāi)轟燃的重構(gòu)研究.pdf

1、火災(zāi)調(diào)查作為火災(zāi)科學(xué)研究的一個(gè)重要分支，集成多學(xué)科交叉，正在取得越來(lái)越廣泛的關(guān)注。而火災(zāi)重構(gòu)正是依據(jù)科學(xué)方法確定火災(zāi)中最真實(shí)的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。轟燃是室內(nèi)火災(zāi)過(guò)程中的一個(gè)瞬間，但卻是特別重要的階段。在空間狹小，通風(fēng)不暢的特殊受限空間內(nèi)很容易發(fā)生轟燃。在火災(zāi)調(diào)查中，轟燃分析的應(yīng)用可以提供很多的有價(jià)值的信息，包括揭示火災(zāi)起源和蔓延的信息，提供判斷的理論依據(jù)。本文基于火災(zāi)重構(gòu)的角度對(duì)轟燃現(xiàn)象進(jìn)行重構(gòu)研究。 火災(zāi)重構(gòu)研究中材料的分析是建立重

2、構(gòu)模型的基礎(chǔ)，尤其是固態(tài)可燃物的熱解過(guò)程是火災(zāi)轟燃發(fā)生和發(fā)展的重要因素。首先對(duì)典型的固體可燃性材料的熱解過(guò)程進(jìn)行了研究，采用熱重分析和熱分析動(dòng)力學(xué)方法，分別對(duì)尼龍和膠合板材料進(jìn)行了研究。通過(guò)所得到的動(dòng)力學(xué)參數(shù)可以用以預(yù)測(cè)不同溫度下材料熱解產(chǎn)物的百分含量，推測(cè)在特定條件下的轟燃發(fā)生的可能性，同時(shí)為轟燃的數(shù)值模擬重構(gòu)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 建立了不同尺寸的轟燃模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M重構(gòu)，改變實(shí)驗(yàn)中的各種工況，包括頂棚高度的變化、火源位置

3、、補(bǔ)風(fēng)條件、火源半徑的變化等因素，研究了腔室內(nèi)發(fā)生轟燃的臨界條件；利用區(qū)域模擬的兩層結(jié)構(gòu)模型，非線性動(dòng)力學(xué)模型中的熱增益和熱損失的變化解釋了腔室火災(zāi)的發(fā)展；壁面溫度的無(wú)量綱數(shù)IJc與火源半徑是決定轟燃發(fā)生與否的主要影響因素；利用修正后的非線性動(dòng)力學(xué)模型，可以較好判斷腔室內(nèi)能否發(fā)生轟燃，同時(shí)預(yù)測(cè)煙氣層最高穩(wěn)定溫度。 研究了轟燃過(guò)程中的尺度模擬準(zhǔn)則。建立了無(wú)量綱的腔室油池火的控制方程及無(wú)量綱組合數(shù)組，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)羽流的速度與熱釋放速率的

4、關(guān)系，認(rèn)為無(wú)量綱的能量產(chǎn)生速率為主導(dǎo)控制作用，根據(jù)無(wú)量綱能量產(chǎn)生速率恒定，確立了腔室油池火的尺度準(zhǔn)則，并將該尺度關(guān)系用于模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。 通過(guò)對(duì)受限空間火災(zāi)轟燃的數(shù)值實(shí)驗(yàn)重構(gòu)，比較了CFAST和FDS的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的差別。CFAST在模擬火源熱解和燃燒反應(yīng)上存在不足，使其在火場(chǎng)重構(gòu)中的應(yīng)用受到限制；它模擬的煙氣層溫度普遍高于實(shí)驗(yàn)值。但是CFAST在轟燃理論的研究上可以起到輔助作用；FDS能模擬火源的熱解和燃燒過(guò)程，進(jìn)而較