民用建筑煤气泄漏的火灾模化研究

【摘要】：火灾模化研究是现代火灾安全工程学研究的基础性方法。它以火灾燃烧理论为基础，结合电子计算机强大的计算功能，利用先进的模拟软件对火灾的发生、发展过程进行数值模拟，得到火灾场景中不同物理量随时间的变化规律，为现实生活中火灾的防治和救援提供理论依据，是当今火灾科学研究的热门课题。 本文以实际民用建筑中具有代表性的厨房结构为研究对象，通过对煤气泄漏时的流体力学模型和燃烧模型的深入研究，确定了使用非预混燃烧模型同时加载κ-ε湍流模型和P-1辐射模型的方案：并引入场模拟方法，利用大型专业化计算流体力学软件FLUENT，在对实际情况研究基础上，给定了合适的边界条件；利用变密度网格化及步进精度算法，对由煤气泄漏所引发的室内火灾发展过程进行了形象化数值模拟，并对在不同的泄漏时间、泄漏流量、泄漏点条件下火灾烟气蔓延的结果进行对比分析，展示了火灾发生、发展的过程。 应用火灾模化结果，从厨房的性能化设计和煤气火灾的预防管理、应急救援等方面对民用建筑煤气泄漏火灾的防治进行了研究，使模拟结果用于对实际的指导。 本文的研究对火灾安全教育、消防指挥、建筑性能化设计以及人员应急疏散都有较强的应用价值。 【关键词】：民用建筑 煤气泄漏 火灾模化 烟气流动
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X928.7
【目录】：

• 独创性声明3
• 学位论文版权使用授权书3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 民用建筑物火灾的危害10-11
• 1.3 火灾模化研究11-17
• 1.3.1 火灾模化研究的形成与发展11-13
• 1.3.2 火灾模化研究的现状13-15
• 1.3.3 火灾模化研究的发展趋势15-17
• 1.4 本文研究的目的、内容和意义17-19
• 第二章 火灾燃烧理论及控制方程19-27
• 2.1 气体火灾的燃烧理论19-23
• 2.1.1 射流燃烧理论19-21
• 2.1.2 火灾烟气蔓延理论21-22
• 2.1.3 热传输理论22
• 2.1.4 火灾烟气危害22-23
• 2.2 燃烧控制方程23-27
• 2.2.1 基本方程23-24
• 2.2.2 湍流平均量方程24-25
• 2.2.3 湍流粘性系数方程25-27
• 第三章 数值计算27-45
• 3.1 现场情况27-29
• 3.1.1 物理模型的建立27-28
• 3.1.2 厨房煤气火灾的危险源28-29
• 3.1.3 几何模型的建立29
• 3.2 计算环境29-30
• 3.2.1 硬件环境29-30
• 3.2.2 软件环境30
• 3.3 CFD数值求解概述30-34
• 3.3.1 CFD求解步骤30-32
• 3.3.2 CFD应用软件介绍32-34
• 3.4 网格文件的生成34
• 3.5 数值计算34-45
• 3.5.1 网格的离散化35
• 3.5.2 确定数值计算方法35-37
• 3.5.3 确定计算模型37-39
• 3.5.4 设置初始条件39-40
• 3.5.5 设置边界条件40-42
• 3.5.6 设置求解控制参数42-44
• 3.5.7 流场迭代计算44-45
• 第四章 结果显示及分析45-80
• 4.1 结果表示图的物理意义45
• 4.2 结果表示图45-77
• 4.2.1 泄漏点1处，泄漏流量为0.1413m~3/h的结果图45-56
• 4.2.2 泄漏点1处，泄漏流量为0.4239m~3/h的结果图56-67
• 4.2.3 泄漏点2处，泄漏流量为0.4239m~3/h的结果图67-77
• 4.3 结果分析77-80
• 4.3.1 泄漏时间的影响77-78
• 4.3.2 泄漏流量的影响78-79
• 4.3.3 泄漏点的影响79-80
• 第五章 民居煤气火灾模化的应用研究80-84
• 5.1 厨房防火性能化设计80-81
• 5.1.1 房间结构的优化设计80-81
• 5.1.2 煤气设施的优化配置81
• 5.2 煤气火灾的预防管理81-82
• 5.3 民居煤气火灾应急救治82-84
• 5.3.1 民居煤气火灾的救援82-83
• 5.3.2 人员心理与行为的自救83-84
• 第六章 结论84-85
• 展望85-87
• 参考文献87-90
• 致谢90

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