基于cfd的機(jī)場火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模擬分析

基于cfd的機(jī)場火災(zāi)煙氣擴(kuò)散模擬分析

0合理的低溫?zé)煙熢O(shè)計現(xiàn)在，機(jī)場巴士作為一個大型大型空間，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積巨大，空間開放，人員密集。火災(zāi)發(fā)生時，員工的傷亡和財產(chǎn)損失通常非常嚴(yán)重?；馂?zāi)發(fā)生時，火災(zāi)氣體的危害大于火災(zāi)的危險，并且應(yīng)該更加突出。為了防止和減小火災(zāi)對人員的危害,保證人員人身安全,合理的排煙設(shè)計對高大空間的人員安全疏散無疑具有十分重要的現(xiàn)實意義。在現(xiàn)有關(guān)于航站樓自然排煙的數(shù)值研究中1運營票廳的模型介紹1.1物理模型本文所分析的機(jī)場出發(fā)層辦票大廳及安檢廳主長171m,進(jìn)深90m,其建筑總面積為15390m1.2出發(fā)層一售票廳火災(zāi)出發(fā)層的可能起火點為各個售票廳和登機(jī)牌辦理柜臺,可燃物為辦公用品。本文設(shè)定出發(fā)層一售票廳發(fā)生火災(zāi),火災(zāi)場景位置圖見圖1。取火災(zāi)點的燃燒強度為250kW/m2危險來來安全保證建筑內(nèi)人員安全疏散是機(jī)場航站樓建筑防火安全設(shè)計的基本目標(biāo)。評估疏散設(shè)計是否合理、人員是否安全,主要以建筑中所有人員是否能夠在危險到來前到達(dá)安全的區(qū)域。本文選擇以下標(biāo)準(zhǔn)作為火災(zāi)到達(dá)危險狀態(tài)。1)煙氣層界面的判定。根據(jù)實驗研究表明,取煙氣的遮光率30%左右為煙氣層的邊界較為合理2)允許臨界能見度的判定3)臨界溫度。空氣溫度與臨界忍耐時間的關(guān)系如表1所示。由表1,本文選取溫度帶到60℃時作為臨界溫度值。4)疏散危險高度3模擬結(jié)果分析3.1主被動驅(qū)動下的下降圖2顯示了在各時段下煙氣濃度場分布圖。從圖2可以看出,在火災(zāi)發(fā)生的初始階段,t=200s時,煙氣的最高濃度僅發(fā)生在火源的中心附近,熱煙氣在浮力的驅(qū)動下不斷上升;當(dāng)火災(zāi)發(fā)展到400s時,煙氣羽流上升撞擊頂棚后沿著頂棚水平流動,形成頂棚射流并逐漸覆蓋整個頂棚,此時煙氣主要在頂棚最高處積聚;當(dāng)t=600s后,煙氣已完全覆蓋住整個頂棚并逐漸向地面下沉,5%煙氣濃度邊界層距離地面為8m左右,煙氣層仍在安全高度范圍內(nèi),對航站樓內(nèi)人員尚不構(gòu)成威脅;經(jīng)過800s后,5%煙氣濃度邊界層高度已接近3.2m,處于疏散危險高度的范圍內(nèi),此時煙氣將對航站樓內(nèi)人員造成威脅。3.26等溫面擴(kuò)散圖3所示為在各時段下60℃等溫曲面擴(kuò)張過程分布圖。由圖可知,在火災(zāi)發(fā)生300s后,60℃等溫面仍處于火源附近;當(dāng)火災(zāi)發(fā)展至600s后,60℃等溫面已急劇擴(kuò)張,在火源正上方頂棚處形成一個半徑25m的60℃的等溫面;900s后,整個頂棚的溫度已達(dá)到60℃,且60℃等溫面逐漸向下擴(kuò)散,此時60℃等溫面距離地面距離約為12m,遠(yuǎn)高于疏散危險高度;在火災(zāi)發(fā)展至1200s后,整個航站樓基本被60℃以上的煙氣所布滿,此時如果航站樓的人員還未疏散完畢,其生命安全將受到嚴(yán)重威脅。3.32m學(xué)生屋頂集聚后能力下降發(fā)生火災(zāi)后,影響人員逃生的一個極為重要的因素就是能見度。圖4給出了20m能見度的分布過程圖。如圖4所示,根據(jù)前面的分析,由于航站樓的蓄煙作用,在火災(zāi)發(fā)生的前450s內(nèi)航站樓絕大多數(shù)區(qū)域的能見度在20m以上,在這段時間內(nèi)對人員的逃生是有利的;在火災(zāi)發(fā)展至600s時,隨著煙氣層在頂棚的不斷集聚并下沉,航站樓內(nèi)的能見度也迅速下降,此時20m能見度的邊界層距離地面的平均距離為6m左右,而最低處僅為4m左右;在火災(zāi)發(fā)展至750s后,20m能見度邊界層已經(jīng)降至3.3m左右到達(dá)疏散危險高度,對人員逃生的危險性也達(dá)到最大。由以上分析總結(jié),可得圖5煙氣層濃度場、60℃等溫面溫度場以及20m能見度分布隨時間變化折線圖。由折線圖可知,5%煙氣濃度邊界層在450s后充滿整個航站樓頂棚開始向地面沉降;而60℃溫度邊界層在900s后才開始向地面擴(kuò)散;20m能見度邊界層在450s左右開始充滿航站樓頂棚。在這三項指標(biāo)中,20m能見度邊界層最先到達(dá)疏散危險高度,在火災(zāi)發(fā)生750s后,20m能見度面邊界層距地面距離僅為3.2m,此時5%煙氣邊界層距地面4.9m,60℃邊界層距地面13m,均未到達(dá)疏散危險高度。因此可判斷750s為地面人員的最長疏散時間,此時如果機(jī)場人員還末疏散完畢,人員生命安全將受到威脅。4疏散解釋時間一般把人們在危險情況下從建筑物的最不利地點撤離至建筑物外或其他安全地帶的全部時間稱為疏散時間。人員全部疏散完畢的時間t1)火災(zāi)探測報警時間t2)人員反應(yīng)時間t3)人員疏散運動時間t4)人員疏散完畢時間t表3可知,辦票區(qū)的疏散時間最長,為517s,而地面人員的最長疏散時間為750s,在517s時,5%的煙氣層高度為11m,遠(yuǎn)高于疏散危險高度3.28m。由此可知,該航站樓只要做好疏散時的引導(dǎo)與安全管理措施,保證辦票區(qū)各疏散出口的順利暢通,將能保證全部人員的安全疏散。5火災(zāi)發(fā)生之前倫理關(guān)系中火災(zāi)行為發(fā)生情況本文利用PHOENICS軟件對某機(jī)場航站樓出發(fā)層的煙氣流動進(jìn)行模擬研究,并分析了自然排煙口對人員安全疏散的影響,得到以下結(jié)論:1)通過模擬計算得5%煙氣層濃度、60℃煙氣層溫度邊界層和20m能見度邊界層隨時間變化情況,其中20m能見度到達(dá)疏散危險高度的時間為航站樓內(nèi)人員安全逃生的關(guān)鍵因素,在火災(zāi)發(fā)生的750s后,20m能見度邊界層最先下降到危險疏散高度,可以判定750s為地面人員的最長疏散時間。2)通過對人員疏散過程的計算可知出發(fā)層辦票大廳的疏散完畢時間最長為517s,此時5%煙氣濃度邊界層距離地面高度為11.2m,60℃等溫面邊界層尚未擴(kuò)散至整個航站樓頂棚,而20m能見度邊界層距離地面高度為9m,均未到達(dá)疏散危險高度,人員基本可以疏散至安全地點。因此,可認(rèn)為其自然排煙的設(shè)計滿足消防安全需求。3)高大空間具有很大程度的蓄煙能力,即使其自然排煙