郭丹[1]2006年在《建筑物火灾安全性能评价系统（BF-SPES）的研究与应用软件开发》文中研究说明安全疏散分析与设计是建筑防火分析与设计的重要内容。目前国内大多采用国外的场模型或区域模型编制的烟流软件(如CFAST等)对火灾场景进行模拟,然后再采用EVACNET4、Togawa经验公式等疏散模型对整体、分区及各防火分区人员安全疏散进行预测模拟计算和分析比较。这种分析比较的方法是靠人工完成的,必须分层分区进行处理,且在多层多室建筑中显得非常繁琐,甚至不可行。本文在重庆大学开发成功的火灾网络模型烟气流动预测软件和高层建筑人员疏散行动时间预测软件的基础上,根据质量和能量守恒原理,提出了火灾网络模型下火灾达到危险状态的烟气温度值,这样便能计算出可用安全疏散时间(ASET);同时提出了一种基于VB与MATLAB混合语言编程技术开发的多层多室建筑火灾安全疏散评估方法,并开发出建筑物火灾安全性能评价系统BF-SPES(the Building Fire Safety Performance Evaluation System)。其中VB与MATLAB混合编程,借助MATLAB的ActiveX的接口技术实现。最终混合编程实现了对多层多室建筑火灾人员疏散的动态模拟与安全疏散分析评价。该系统软件具有可视化操作、界面友好的特点,实现了疏散人员聚集情况的显示及疏散人数、烟气参数的动态查询,并通过对火灾探测器报警时间和人员确认、反应时间的假定,软件能够计算得到所需安全疏散时间(RSET)。软件通过对比RSET和ASET的大小,从而实现了对建筑物每个节点的人员安全疏散进行定量的判断和评价,同时软件给出了节点疏散人数曲线与烟气温度曲线以及危险温度曲线的对比图。本文不仅可为消防建审人员提供更科学合理的消防安全评估方法,也将为建筑设计者提供可靠的设计依据。设计者可运用本文提出的方法原则确定影响整个安全疏散时间的主要因素,从而对建筑火灾安全设计方案进行改进,尽可能的减少整个安全疏散所需的时间和人员伤亡。
韩武松[2]2007年在《建筑物换气树生成技术研究及烟流预测软件的完善》文中进行了进一步梳理经过前人的不懈努力,王厚华、罗嘉陵等人开发出了建筑物烟气流动特性预测软件。将模拟计算数据对比国外数据,结果非常接近,软件的开发是成功的。但是火灾网络模型和软件仍然存在一些问题和缺陷。笔者在已取得的成果的基础上,对模型和软件作出了一些改进,使模型和软件更加完善,适用性更强。具体如下:在深入了解图论原理和火灾网络模型的基础上,提出了建筑物换气树电脑自动生成的基本思想。构建了建筑物换气树的数学模型,并提出了求解方法。利用Matlab语言编制出了自动生成程序,实现了多层多室建筑物换气树的自动生成。通过实际算例验证了算法的正确性,证实了对换气树的生成是成功的。对软件的改进和完善方面,在模型中添加了烟气中毒性气体CO模型,软件可计算各时刻节点的CO浓度,给出了火灾危险状态判据,软件可以判断任意节点是否处于危险状态。火灾发展过程在软件中的完善,轰燃条件的判断,并对应该引起重视的回燃现象做了分析。对火灾发展中烟气蔓延时的烟气层高度变化进行了研究,给出了烟气层高度变化的关系式,编制软件实现了烟气层高度变化的动态显示。对火灾网络模型的机械排烟量做了研究,并通过改进烟流预测软件得到模拟实现。在保证烟气层不下降到危害人员安全的高度下,对机械排烟量的大小做了分析和预测,提出了一种以保证人员安全疏散临界高度来设计排烟系统的性能化设计方法,嵌入烟流软件后可以计算各时刻的排烟量。流量系数的改进、火灾热释放速率、墙体材料数据的建设以及通过对烟流预测软件的输入部分的改进,减轻了输入的工作量,为软件使用提供方便,降低了软件对使用者的专业技能要求。通过对实体建筑物火灾实验和软件的模拟,对比发现计算结果和实验数据相当接近,证实了换气树生成是正确的、对软件的改进是成功的。将改进后的烟流预测软件与安全疏散相结合,对一具体建筑物进行了安全性分析,实现对建筑物每个节点的人员安全疏散进行定量的判断和评价。对比分析结果,再次证实了对换气树的生成是正确的,对烟流预测软件的的改进是成功的。通过对烟流预测软件的输入部分的改进,减轻了输入的工作量,加快了应用软件的商业化过程。
胡洋[3]2007年在《多功能高层建筑火灾烟流运动特性预测研究》文中研究指明建筑物火灾烟气流动性状预测系统在前辈们不懈的努力之下逐渐趋于完善。在解决了软件的收敛性问题之后,模型的计算节点目前将近达到一百个。送排风系统的优化以及和疏散软件的结合已基本完成了软件在推向市场前的最后包装,软件已经发展到相当成熟的地步。烟流软件本身已相对成熟,但其仍然只是单一的网络模型,网络模型本身的各种假设会使其应用范围受到很大的限制。主要假设为视所有控制体为一节点和烟气与空气瞬态混合,当所有控制体体积相差不大时,这种假设所造成的误差可以忽略,但目前的城市建筑逐渐趋向高层多室、功能繁杂,内部控制体的体积相差甚远,如某些多功能厅和会议室与客房体积相差几十到上百倍,这时如果仍然假设烟气的运动特性全部相同,计算结果就会出现严重误差,不能正确反映火灾时的全部特征。针对这种情况,在模拟复杂空间的火灾过程时,对包含火源的受限空间和有特殊要求的空间应用场模型,给出状态参数的空间分布及其随时间的变化;对相邻的区域采用区域模型,构造出控制体的状态参量和高度变化的定解问题;最后,对于远离火源的受限空间,视为一个网络节点,应用网模型,计算节点状态参数随时间的变化。计算时,各模型的计算结果可互为边界条件。这样就能充分发挥不同模型的功能,计算出火灾时所有关键参数,又避免了单独使用场模型计算代价高的缺点,使经济性和实用性达到最高,以此建立场-区-网模型的连接平台,开发复合模型软件运行平台。对于场-网复合模拟,可以事先通过场模拟和网络模拟得到场、网接口空间的压力分布,将接口面积划分为有利于计算的多个区域,一般选择竖直分布的水平横条,求解每个区域的压力差,再通过计算和汇总,可以得到接口处的质量流量和能量流量。模拟实例采用FLUENT场模拟软件,对着火室进行场模拟,研究参数的具体分布。计算可得到着火室开口面上各网格的速度值和温度值,由此计算出着火室开口的流动特性,作为下一步其他房间网络模拟的边界条件。最后将网络模拟得到的大空间开口处的计算结果,作为其场模拟边界条件,研究大空间节点在火灾时的参数分布。最后,通过对一塔楼的实体实验,验证对控制体相差较大的建筑采用复合模型模拟的效果,得出在模拟多室异体建筑火灾时,采用场模拟软件及烟流网络模型对建筑火灾进行复合模拟具有理论上的可行性,模拟结果基本符合烟气运动扩散机理,复合模型的研究具有广泛的前途。对流换热是火灾中重要传热方式,但其设定值目前尚未确定。本文分析采用FLUENT计算软件对包括所有传热过程的整个火灾过程进行数值模拟计算,求得整个火场空间内部的温度分布以及任意点的温度,再利用对流换热方程便可求得任意点的局部表面换热系数。
何晟[4]2006年在《非稳态火源在火灾网络模型中的应用及其烟控系统性能化设计研究》文中指出经过前人的不懈努力发展,罗嘉陵开发出了建筑物烟气流动特性预测软件。将模拟计算数据对比国外数据,结果非常接近,证明软件的开发是成功的。但是火灾网络模型和软件仍然存在一些问题和缺陷。作者在已取得的成果的基础上,对火灾网络模型和软件作出了一些改进,使模型和软件更加完善,适用性更强。具体如下:(1)改进原火灾烟流性状预测软件中的火源部分原火灾烟流预测软件的火源部分采用的是稳态、分段稳态或分段线性火源,并不能反应火灾发展的真实状况,存在一定的局限性。作者将常用的四种非稳态火源子模型,包括t~2火、完整发展火源、MRFC火源以及FFB指数公式火源嵌入烟流预测软件,并进行了算例验证,模拟结果表明:将非稳态各火源子模型嵌入烟流性状预测软件,可简化软件的输入条件,对于设定的火灾场景,当可燃物确定后,采用t~2火等经验公式计算是可以获得足够准确的预测结果的。(2)改进原火灾烟流性状预测软件中的机械排烟部分在原烟流预测软件中最佳机械排烟量的思想为排烟量等于产烟量。然而在实际火灾中,排烟系统在排烟过程中要卷入大量的空气,因此,排烟量等于产烟量并不能保证疏散的安全性。作者从烟控系统性能化设计研究的角度提出最佳机械排烟量的基本思想应定义为:在疏散时间内使疏散通道内的烟气温度、烟浓度等指标控制在不至于危害人体安全的范围内。改进原烟流软件机械排烟部分,实现自行设定排烟量并输入软件,对建筑物走廊型通道进行不同排烟量条件下的烟流性状模拟,并比较不同火源强度条件下的情况,得出公共建筑走廊型通道的最佳机械排烟量。模拟结果与四川消防科研所的实验结果相吻合,与规范规定相比并不相同。(3)将改进后的烟流预测软件与安全疏散相结合,分别对自然排烟和机械排烟两种条件进行了安全性分析。对比分析结果,证实了对最佳机械排烟量的定义是正确的,对烟流预测软件的机械排烟部分的改进是成功的。
罗嘉陵[5]2001年在《建筑物火灾烟气流动性状预测及应用软件开发》文中研究表明作者在严志军教授提出的烟流模型基础上，做出以下两点修改：* 通过线性化开口的质量和压力关系式，联立质量平衡式和压力平衡式建立线性方程组来建立烟气流动计算模型。* 室温和烟气浓度计算模型中均采用隐性格式。新模型通过房间质量平衡关系式、闭环压力平衡关系式以及开口的质量和压力关系式建立烟气流动和烟气浓度计算模型。同时通过能量平衡关系式，运用差分方法建立室温和围护结构传热计算模型。进而构造了完整的建筑物火灾烟气流动性状预测模型。在新模型基础上，用MATLAB6.0编程语言开发出建筑物火灾烟气流动预测应用软件。软件建立可视化界面系统，在该界面系统中，可随意修改输入数据，以实现对不同防排烟方案的量化分析比较；同时实现计算结果的图形化，即输出任意房间计算结果如温度、压力、烟气浓度等随时间的变化曲线。经过与日本建筑研究协会的《火灾时的烟流控制及逃难方法研究报告书》中的算例数据对比，表明本软件的数学模型正确、可靠，运用本软件可以对火灾发生时的烟气流动情况和烟气状态做出正确可信的量化描述，实现建筑火灾烟流性状的动态模拟。
熊杰[6]2008年在《多功能高层建筑火灾安全评价系统研究》文中研究说明火灾安全的根本出发点就是尽量减少火灾中所造成的人员伤亡和财产损失。当一幢建筑发生火灾时,火灾产生的热烟气和热量便会在整个建筑物内迅速扩散,严重危及室内人员生命和财产的安全。因此,如何及时控制火灾,使人员能安全疏散,避免或减少建筑物内的生命和财产损失,便成为建筑物火灾安全研究的一个重要内容。而基于烟流理论的建筑火灾安全疏散动态模拟研究正是评价建筑物安全性能的一种方法,目的是判断火灾时室内人员是否能够安全疏散,如不满足,则应对建筑设计及其防火设计加以修改,从而达到对建筑物安全疏散的性能化设计。场模拟、区域模拟和网络模拟是建筑火灾烟流特性预测常用的模拟方法。对于需要了解整个燃烧细节及宏观过程的建筑火灾尤其是高层建筑火灾中的烟气运动,显然只利用上述叁种模型的任何一种模型都无法完成,而必须构建复合模型。本文所提出的场-网复合模拟的思想是:先对整栋建筑进行网络模拟,求得各个开口的参数状态和流量作为对特定房间进行场模拟的边界条件,然后以场模拟所提供参数作为边界条件,对其它房间再进行网络模拟。由于场-网复合模拟是在网络模拟假设的前提下进行,因而其理论可行性尚需要进一步的分析论证。人员疏散模型的研究建立在人员正常情况和紧急情况下运动的量化研究的基础上,其理论模型包括叁部分,即火灾探测系统的报警时间模型、人员疏散的预动作时间模型和人员疏散行动时间模型。借助基于场-网复合模型的多功能高层建筑火灾烟流运动特性预测软件,模拟出火灾烟流运动特性,在确定危险状态的标准后,既可据此计算得出可用安全疏散时间ASET,同时根据疏散模型运用软件计算得到所需安全疏散时间(Required Safety Egress Time,RSET),对比这两个时间便可评价人员是否安全疏散。通过将多功能高层建筑火灾烟流运动特性预测软件与人员疏散行动时间预测软件的结合,在解决好两种软件的接口技术后,即可完成多功能高层建筑火灾安全性能评价系统。
何春霞[7]2003年在《公共通道网络模型方法及最佳机械排烟量分析》文中进行了进一步梳理重庆大学开发的高层建筑火灾烟气流动性状预测应用软件，针对高层建筑多层多室的建筑特点，采用网络模型，对火灾发生时的烟气流动状况和烟气状态做出了正确可信的量化描述。然而，原程序在处理走廊这种狭长空间时，将其当作一个网络节点，假设节点内部的状态参数均匀一致，这与实际情况有较大的误差，因为走廊在长度方向的尺寸远大于高度和宽度方向，当烟气在走廊中蔓延时，烟气温度、烟气浓度等参数在其流动方向的不同位置会有明显的不同。本文根据烟气在走廊中流动的实际情况，建立走廊网络节点模型，根据规律，动态地分析火灾过程中烟气在走廊中流动性状，包括温度分布、压力分布、烟气浓度分布等，用MATLAB 语言编制了相应的程序，对工程实例中烟气在走廊中的蔓延做出了量化描述。例如走廊在长度方向上的温度、烟浓度、CO2浓度及烟气在走廊蔓延速度等值，这将为火灾情况下结合烟流性状评价建筑物安全疏散性能奠定基础。并通过与四川消防科研所进行的《长通道地下商业街实体火灾试验研究》的实验数据对比，证明该软件对烟气在走廊型建筑中流动性状的预测的正确性、可靠性。目前，性能化设计的研究已成为国际火灾科学研究领域的热点。随着国内有关研究机构的大力开展消防安全工程学的研究工作，取得了一批实用性成果。从处方式设计规范到性能化设计规范的转换，将是我国建筑防火设计规范发展的方向。而我国《高层民用建筑设计防火规范》只是引用国外有关建筑防火法规的数据，给出了单位面积排烟量指标，按防烟分区面积计算排烟量[2] ，这种处方式规范无法保证所论建筑防排烟方案的安全性和经济性。本文经算例及与实验结果的对比验证，表明了重庆大学开发的高层建筑火灾烟气流动性状预测应用软件的正确性和可靠性，根据实际中每座建筑不同装修状况、不同形体、不同通风条件、不同燃烧阶段及不同可燃物容量的建筑火灾产生的烟气量不同的差异，利用完善后的《高层建筑烟流性状预测软件》计算实际建筑所需的最佳排烟量，对所论建筑按不同的防排烟方案进行科学地、定量地评价，进而得出最佳的防排烟系统设计。验证了该软件在高层建筑烟气控制性能化设计的实用价值。
汪鹏[8]2005年在《多室建筑火灾烟流性状预测的场—网络模型结合研究》文中提出本论文是在掌握应用建筑物火灾烟气流动性状预测软件的基础上进行研究的。虽然该软件在理论上取得了成功,在实验中也得到验证,但是作者在前期的工作中发现,对于多个节点的建筑火灾,计算结果并不收敛,有必要解决多个节点建筑火灾计算不收敛的问题。针对该问题,作者对该软件进行了修改,解决了计算收敛性的问题。另外,该软件采用的数学模型是网络模型,而网络模型最基本的假设就是:①无论建筑物中任一受限空间的体积大小,统一地视为一个节点;②在火灾过程中,烟气与空气混合过程是在瞬间发生的,受限空间内任意一点的温度、烟气浓度等都是均匀的。这样的假设使得网络模型只适用于受限空间体积相差不大的建筑。然而现代高层建筑及大型公用建筑,有的受限空间体积相差很大,如会议室等与客房体积相差几倍甚至上百倍,采用网络模型的思想简单视其为单一节点不可能获得正确的预测结果。因此,作者在论文中将场模型与网络模型进行结合,解决了着火建筑中封闭空间体积相差较大的问题。通过预测一个受限空间体积相差较大的多室建筑中发生火灾的烟气流动性状表明,将场模型与网络模型结合是很好的解决问题的方法,具有非常广阔的应用前景。
袁龙[9]2007年在《基于网络模型的建筑物送风排烟系统性能化研究》文中认为经过前人的不懈努力发展,罗嘉陵开发出了建筑物烟气流动特性预测软件。将模拟计算数据与国外数据对比,结果非常接近,证明软件的开发是成功的。但是火灾网络模型和软件仍然存在一些问题和缺陷。作者在已取得的成果的基础上,对火灾网络模型和软件作出了一些改进,使模型和软件更加完善,适用性更强。具体如下:①使用质量流量源的方法来描述机械送风对火灾烟流性状的影响。前期研究将排烟风机增加为换气树中的一枝在原线性方程的基础上补充了排烟质量流量和管路质量流量关系式以及风机特性曲线线性化方程。联立求解就可求得某时刻各个枝的压差和流量值以及排烟系统的质量流量和压头。该种方法能够比较精确的求得建筑室内烟流性状及风机的运行情况,但是该方法程序编制复杂且增加软件的操作难度和计算时间,本文使用了质量流量源的方法来作为送风量的计算方法,使软件能应用于工程实例,输入更加简洁,大大降低了软件的操作难度,以及提高了软件运行速度。②完善了最佳排烟量思想对于高层建筑的最佳排烟量谢元一、何晟等作了大量的研究且其思想也趋于成熟。但对于地下建筑,空气流通不畅,出入口少,如果仅有负压排烟而没有补风或者有补风但补风量不足,排烟负压将出现最不利情况,排烟能力急剧下降,甚至出现无法排烟的情况,将导致发生火灾时生成大量浓烟,并很快充满整个建筑物,弥漫的烟雾使人呼吸困难,甚至窒息。所以,仅有排烟的最佳排烟量思想是不完整的,本文对地下建筑的补风量作了量化研究,将补风纳入最佳排烟量体系,重新定义了建筑最佳排烟量,且结合疏散分析具体分析了地下建筑补风排烟的最佳搭配。③通过实体实验数据与改进后的《建筑物火灾烟流性状预测软件》模拟结果对比,验证了网络模型运用于多层多室建筑火灾的正确性和用质量流量源法来描述送风系统的正确性。④提出了CO与火源热释放速率关系的模型和计算平衡方程式,用matlab6.0语言将其嵌入烟流软件中,实现了对节点CO浓度的逐时计算和查询,并结合具体模拟条件提出了CO浓度的性能化安全判据。⑤在前人烟气浓度解析的基础上,研究了预测火场能见度的方法。
谢元一[10]2005年在《建筑物走廊型通道中火灾烟气流动特性及其防排烟系统特征研究》文中进行了进一步梳理经过前人的不懈努力发展,罗嘉陵开发出了建筑物烟气流动特性预测软件。将模拟计算数据对比国外数据,结果非常接近,证明软件的开发是成功的。但是火灾网络模型和软件仍然存在一些问题和缺陷。作者在已取得的成果的基础上,对火灾网络模型和软件作出了一些改进,使模型和软件更加完善,适用性更强。具体如下:改变前期烟流预测软件净质量流量、正质量流量、负质量流量叁者分而求之为先求其二者,再根据叁者之间的质量平衡关系求剩余的一个质量流量。解决了多节点情况下软件波动剧烈的问题,实现了对多室建筑物烟气流动特性的模拟计算。并通过对实体走廊型建筑物的模拟,对比计算结果和实验数据相当接近,证实了对软件的改进是成功的。模型中增设虚拟风机求取最佳机械排烟量及对应压头,与规范规定的排烟量作对比显示,规范规定的排烟量不完全合理。根据虚拟风机优选出实体风机,将实体风机带入烟流软件,得出了机械排烟条件下的烟流特性参数。模拟出的数据与自然排烟条件下的烟流特性参数相比较显示,烟气温度、浓度均有明显下降,有利疏散逃生。对比火源位置不同和火源强度不同条件下的最佳机械排烟量,与规范规定相比并不相同。将改进后的烟流预测软件与安全疏散相结合,分别对自然排烟和机械排烟两种条件下对建筑物进行了安全性分析。对比分析结果,证实了对最佳机械排烟量的定义是正确的,风机的优选是合理的,对烟流预测软件的机械排烟部分的改进是成功的。模型中还增加了补风量计算部分。计算出了机械排烟条件下的最佳补风量,并将最佳补风量代入烟流预测软件进行模拟,对比了有补风和无补风条件下机械排烟的各节点的烟气温度和烟气浓度。通过对烟流预测软件的输入部分的改进,减轻了输入的工作量。
参考文献：
[1]. 建筑物火灾安全性能评价系统（BF-SPES）的研究与应用软件开发[D]. 郭丹. 重庆大学. 2006
[2]. 建筑物换气树生成技术研究及烟流预测软件的完善[D]. 韩武松. 重庆大学. 2007
[3]. 多功能高层建筑火灾烟流运动特性预测研究[D]. 胡洋. 重庆大学. 2007
[4]. 非稳态火源在火灾网络模型中的应用及其烟控系统性能化设计研究[D]. 何晟. 重庆大学. 2006
[5]. 建筑物火灾烟气流动性状预测及应用软件开发[D]. 罗嘉陵. 重庆大学. 2001
[6]. 多功能高层建筑火灾安全评价系统研究[D]. 熊杰. 重庆大学. 2008
[7]. 公共通道网络模型方法及最佳机械排烟量分析[D]. 何春霞. 重庆大学. 2003
[8]. 多室建筑火灾烟流性状预测的场—网络模型结合研究[D]. 汪鹏. 重庆大学. 2005
[9]. 基于网络模型的建筑物送风排烟系统性能化研究[D]. 袁龙. 重庆大学. 2007
[10]. 建筑物走廊型通道中火灾烟气流动特性及其防排烟系统特征研究[D]. 谢元一. 重庆大学. 2005
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