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火灾科学模拟国内外研究现状

时间:2017-09-19 19:44来源:毕业论文
随着社会经济的不断繁荣与发展,推动了人类社会对于火灾科学的深入研究,使防火安全得到了很好的发展。高层建筑火灾一直是火灾研究的难点,多年来,高层建筑的防火安全问题日
随着社会经济的不断繁荣与发展,推动了人类社会对于火灾科学的深入研究,使防火安全得到了很好的发展。高层建筑火灾一直是火灾研究的难点,多年来,高层建筑的防火安全问题日益得到国内外火灾科学工作者的广泛关注,成为了国内外研究机构的热门话题。13508
1 火灾科学的发展
二十世纪中期以来,随着现代科学技术的迅猛发展,尤其是燃烧学、计算机科学以及实验技术等的长期积累和日臻完善,从学科上为火灾机理和规律的研究及其发展奠定了基础。物理学、燃烧学、流体力学等的发展首先可能用来解决火灾科学问题,化学反应的性质、化学计算方法和热力学的发展、电子技术和电子计算机等技术手段的应用,为分析测试、计算和处理简单的火灾问题奠定了技术基础。美国哈佛大学的Emmons教授首先把质量守恒、动量守恒和能量平衡以及化学反应的原理巧妙地运用于建筑火灾的研究,被称为“火灾科学之父”[7]。他运用这些原理求出了火灾的一些典型参数在建筑物内部随时间的变化规律,较好的反映出火灾发展的整体特性和多参数控制特性。
国外上世纪七十年代初期开始出现火灾研究从单纯着眼于扑救到探讨火灾机理的转变,美英日俄等许多国家,都在原有的基础上相继建立了多层次的从事火灾应用基础研究的机构。通过各国火灾研究人员的不断努力,分别制定了各国的火灾标准升温曲线,同时,还用计算机模拟了火灾在建筑室内的发展模型,火灾焰气流动和传播模型等。以美国为例,1916年提出了标准的温度一时间曲线ASTME119,并于1918年成为美国火灾研究的标准曲线,标准曲线的出现增加了不同机构实验研究成果的可比性,减少了实验数据的离散性。1972年建立了国家火灾研究中心,在建筑火灾领域进行了广泛的火灾模化理论和实验研究。1985年在美国召开了首届国际火灾科学会议,成立了国际火灾科学学会,标志着火灾科学在世界范围内的形成和发展。1987年,国际标准化(ISO)给出了在密闭隔间内以木材为燃料时测得的标准升温曲线ISO-834,为我国采纳,用来进行标准火灾试验和确定构件耐火等级。 源自六/维"论\文|网.加7位QQ3249"114 www.lwfree.cn
上世纪八十年代我国公安部消防所研究了不同房屋的火灾特性并对火灾发展过程进行了数学模型化研究和计算机模拟分析。中国科学技术大学在八五期间建立了火灾科学重点实验室,并从上世纪九十年代起对火灾的产生、传播、熄灭全过程分析模拟,研究火场气流、热量、温度的空间分布,进行了火灾环境、火灾过程中热物理问题的研究,并开始致力于火灾中若干特殊火行为,提出了火灾烟气运动的场一区域一网模拟理论,对强火源和强通风空间进行场模拟,对临近空间进行区域模拟,对远离火源的空间进行网络模拟,这种模拟思想成功地消除了区域模拟和场模拟各自的不足,受到国际学术界的广泛重视。原哈尔滨建筑大学对上世纪七八十年代国际上几次较大的火灾实验数据进行了分析,提出了一种室内火灾全盛期升温过程计算模型,形式简单但反映了主要影响因素。九十年代年同济大学运用确定性区域模型开展了火灾温度场和烟气流动的全过程计算机模拟分析,既适用于通风或燃料控制的火灾又适用于轰燃或不轰燃的火灾,为结构抗火性能的分析提供了较为实际、完整的火灾(温度)环境条件。
2 高层建筑火灾研究
目前,国外高层建筑防火研究主要研究火灾中烟气运动规律及控制理论。早在1939美国先对于火灾烟气运动的进行了研究[8]。20世纪60年代,一系列的高层建筑火灾事故的发生引起人们对于高层建筑火灾的关注。随后RONALDGREHM等建立了评估世界贸易中心火灾行为的模型,发现烟气危害是高层建筑火灾中一个重要危害;20世纪80年代中期,加拿大国家研究院(National Research Council of Canada,NRCC)在渥太华建造了一座10层火灾研究实验塔,用于开展建筑火灾中烟气控制系统的全尺寸实验研究,并出版了《烟气控制系统设计》一书,其内容包括烟气控制系统基本概念、计算机分析、楼梯间加压、区域烟气控制以及一些可以接受的测试方法等,为进行防火设计提供了一定的理论依据和技术指导[9];1992年ASHRAE和SFPE共同出版了《烟气管理系统设计》,从烟气控制到烟气管理,在内容上予以较大的丰富和更新;1994年Satoh等人也对高层建筑内中庭大空间内烟气运动进行了一些小尺寸和全尺寸的烟气研究;1995年Zukoski对建筑火灾时竖井内的烟气运动规律进行了较为细致的分析,并结合盐水实验建立了烟气羽流填充的动态模型,把竖井内的烟气分为了三个区域即自由上升羽流区、边渡区和湍流混合区;2000年Tanaka等人利用小尺寸竖井实验台,对竖井结构烟气羽流特性进行了一些实验研究,利用简单的量纲分析仅提出了开放竖井内烟气羽流上升时间的确定因素;2004年Chow对竖井内烟气运动进行了尺度模拟,推算出了相应烟气运动时间经验公式。 火灾科学模拟国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20170919/13736.html
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