水幕系統(tǒng)對火災的抑制作用模擬

水幕系統(tǒng)對火災的抑制作用模擬

摘 要：本文通過FLUENT軟件對水幕系統(tǒng)隔熱降溫效果進行模擬試驗研究，著重探討水幕系統(tǒng)對初期火災的抑制作用，證明了水幕系統(tǒng)能有效阻止火災蔓延、降溫隔熱效果明顯。FLUENT軟件為流體力學專業(yè)軟件，本文利用該軟件進行立體流動與傳熱模擬計算，并利用得出的相應數(shù)據(jù)，驗證水幕系統(tǒng)防火分隔的可行性和有效性，比較水幕系統(tǒng)啟動前后對火災的隔熱降溫作用的差異。模擬結果表明：水幕系統(tǒng)對初期火災具有較強的抑制作用，隔熱降溫效果十分明顯。通過比較還可以得出，水幕系統(tǒng)在啟動大概120 s到180 s時，火源區(qū)與無火區(qū)溫差較大，通過水幕系統(tǒng)降溫后的無火區(qū)溫度基本降至室溫，為人員逃生和消防人員的滅火救援工作提供了寶貴的時間，減少了國家和人民的財產損失。此外，試驗還證明火災空間內煙氣溫度場分布表現(xiàn)出了分層情況，即同一高度的溫度近似相等的結論，以及發(fā)現(xiàn)了火災空間從穩(wěn)定燃燒到水幕啟動后一段時間內將出現(xiàn)輻射熱回升的現(xiàn)象，并分析了其中原因。

關鍵詞 火災模擬； FLUENT軟件； 水幕系統(tǒng)； 隔熱降溫； 溫度場

The Simulation of the Fire Inhibited by Water Curtain System

Abstract: This article simulates the cooling and insulation effect of water curtain s
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ield in a fire space shows the differences in different heights. The temperature is nearly the same in the same height. The e*periment discovers the phenomena that the heat of radiation rises again from the stable burning to the start of the water curtain in fire apace. At last, the article analyses the reason.

Keywords Fire simulation; FLUENT software; water-curtain system; Heat Insulation; Temperature Field


目　錄

摘要 I
Abstract II
目錄 III

1　前言 1
1.1　水幕系統(tǒng) 1
1.2　國內外動態(tài) 2
2　FLUENT軟件 4
2.1　程序的結構 4
2.2　FLUENT程序可以求解的問題 5
2.3　用FLUENT程序求借問題的步驟 6
2.4　關于FLUENT求解器的說明 6
2.5　FLUENT求解方法的選擇 6
2.6　解決問題的步驟 7
3　消防水幕系統(tǒng)對火災抑制作用的模擬試驗目的及方法 8
4　消防水幕模擬試驗簡介 9
4.1　模擬試驗場地 9
4.2　火源功率 10
4.3　噴頭布置 10
4.4　測量項目和測點布置 10
4.5　模型建立及網格劃分 10
4.6　邊界條件的設置 14
4.7　利用求解器進行求解步 14
4.8　求解計算 14
5　模擬試驗及結果分析 17
5.1　干燒試驗 17
5.2　水幕系統(tǒng)啟動后 20
6　結論 23
結束語 24
參考文獻 25
致謝 27

1　緒論

火災發(fā)生時，高溫火焰與高溫煙氣的熱輻射，常常造成火災蔓延，威脅人們的生命和財產安全。因此，消防工程中常常采用防火分隔技術來阻隔熱輻射，防止火災的蔓延。目前主要的分隔物有防火墻、防火門、防火卷簾、防火垂壁、防火水幕等。防火卷簾、防火門在火災發(fā)生時容易失效，并且防火卷簾、防火門一旦關上，造成未及時疏散人員的逃生困難，妨礙消防人員進入火災現(xiàn)場滅火。相比之下，水幕系統(tǒng)用于隔離火災地區(qū)或冷卻防火隔絕物，防止火災蔓延，保護火災鄰近地區(qū)的房屋建筑免受威脅，并且還能保持通道暢通，因此在人員聚集場所如大空間或地下建筑中有著廣泛的應用前景。
因此，針對以上問題，我決定運用所學的知識，設計并模擬出水幕系統(tǒng)對火災的隔熱降溫作用并得出其防火分隔的效果。
1.1　水幕系統(tǒng)
火災是失控的燃燒現(xiàn)象，通常伴隨著產生大量的煙、熱量和有害氣體，對人類造成巨大生命財產損失。火災發(fā)生時，高溫火焰與高溫煙氣的熱輻射，常常造成火災的蔓延，威脅人員的安全逃生。因此，消防工程中常用防火分隔技術來阻隔熱輻射，防止火災的蔓延。目前主要的防火分隔物有防火墻、防火門、防火卷簾、防火垂壁、防火水幕等。
水幕系統(tǒng)屬于防火分隔系統(tǒng)。水幕系統(tǒng)一般由水幕噴頭、管道、手動和自動控制閥、高壓供水設備和火災控制報警裝置等組成。對一般設置要求：
（1）水幕應具有足夠的強度和能量，具有不被周圍氣流的干擾而喪失其固有的功能，不至于在火災產生的強大熱浪沖擊和風的影響下，遭受削弱或破壞
（2）水幕必須具有足夠的密度，水幕中為主體的水滴必須有足夠的粒度和致密性
（3）水幕必須具有一定的厚度，使水幕系統(tǒng)作為一種防護屏障不易遭受到破壞和穿透
目前，國內外的建筑消防規(guī)范對水幕系統(tǒng)的設計和用水量都作了相應的規(guī)定，但對水幕系統(tǒng)用作防火分隔的要求均未作規(guī)定。因此在采用水幕系統(tǒng)作為防火分隔時，確定水幕系統(tǒng)的設計參數(shù)還存在一些問題需要解決，大跨度、高空間的水幕防火分隔系統(tǒng)尚無試驗資料借鑒。
水幕系統(tǒng)是由多個水幕噴頭按一定順序安裝，同時噴出的水霧形成的水簾幕，一般不直接用來撲滅火災，而是利用水霧粒子對熱輻射的吸收、散射作用來阻隔熱輻射傳遞。水幕系統(tǒng)的作用除了進行防火分隔外，還用以冷卻防火分隔物，提高耐火性能；部分細微水滴受熱蒸發(fā)還能消耗帶走大量熱量，降低火場溫度。
水幕系統(tǒng)使用部位：設置在防火卷簾或防火幕等簡單防火分隔的上部；應設防火墻但由于需要而無法設置的開口部位；相鄰建筑之間的防火間距不能滿足要求時，建筑物外墻上的門、窗、洞口處；大型劇院、會堂、禮堂的舞臺口以及舞臺相連的側臺、后臺的門窗洞口；石油化工企業(yè)中的防火分區(qū)或生產裝置設置之間；對泄漏的易燃、易爆、有害氣體和液體起疏導和稀釋作用。此外，對一些大型車間、倉庫、商場、大廳等大跨度、大空間的建筑物和艦船的 大空間艙室，在無法安裝防火卷簾進行防火割斷時，也可以直接用水幕系統(tǒng)。
本文采用FLUENT軟件進行試驗模擬研究，得出水幕系統(tǒng)對初期火災的抑制作用及其隔熱降溫作用的效果。
1.2　國內外動態(tài)
目前，國內外的建筑消防規(guī)范對水幕系統(tǒng)的設計和用水量都作了相應規(guī)定，也有不少單位和個人 進行了相關的研究。
國內方面，中國科技大學精儀系和深圳消防局聯(lián)合中國科技大學火災科學國家重點實 ……（未完，全文共12110字，當前僅顯示2880字，請閱讀下面提示信息。收藏《水幕系統(tǒng)對火災的抑制作用模擬》）