【摘要】：火旋風(fēng)常見于森林火災(zāi),它具有極強(qiáng)的卷吸力和浮升力,能夠使燃燒速度更快,火場(chǎng)溫度更高,火焰高度更大�；鹦L(fēng)很大程度地加大火災(zāi)的撲救難度,帶來巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。現(xiàn)代高大建筑的中庭及豎井等通道為火旋風(fēng)的形成提供了有利條件,也帶來了巨大的潛在危害。近年來,國(guó)內(nèi)外大量的學(xué)者已經(jīng)對(duì)火旋風(fēng)的形成機(jī)制、運(yùn)動(dòng)形態(tài)及熱流場(chǎng)特性等進(jìn)行了大量研究。帶有側(cè)開縫的豎通道與建筑物內(nèi)部的中庭、樓梯間、電梯間等通道在結(jié)構(gòu)上相似,所以側(cè)開縫豎通道內(nèi)火旋風(fēng)的研究對(duì)控制建筑內(nèi)火旋風(fēng)具有重要意義。本文采用火災(zāi)動(dòng)態(tài)模擬軟件FDS進(jìn)行數(shù)值模擬研究。首先,本文針對(duì)側(cè)開縫豎通道中的中小尺度火旋風(fēng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬并進(jìn)行速度溫度等流場(chǎng)參數(shù)的對(duì)比分析,驗(yàn)證了 FDS的準(zhǔn)確性。然后,研究豎通道側(cè)壁高度和側(cè)開縫長(zhǎng)度對(duì)豎通道內(nèi)引射流和火羽流特性的影響。主要對(duì)中軸線位置及油池半徑處的氣流上升速度,油池半徑處氣流切向速度及側(cè)開縫引射流速度進(jìn)行分析。結(jié)合火焰表面螺旋上升流線與水平面之間的夾角分析火焰的分區(qū)特性。結(jié)果表明,豎通道側(cè)壁越高,豎通道內(nèi)空氣所受浮升力、橫向剪切力越大,對(duì)外部空氣的引射作用越強(qiáng);側(cè)開縫長(zhǎng)度較小時(shí),豎通道內(nèi)空氣所受浮升力、橫向剪切力越大,對(duì)外部空氣的引射作用較強(qiáng);側(cè)開縫長(zhǎng)度增大到10m以后繼續(xù)增大不再明顯影響豎通道內(nèi)流場(chǎng)特性。最后,基于量綱分析方法將數(shù)值計(jì)算結(jié)果中側(cè)開縫引射流速度進(jìn)行無量綱公式擬合,結(jié)果表明Kuwana等得到的開放空間火旋風(fēng)臨界側(cè)風(fēng)速無量綱公式同樣適用于本文所研究的側(cè)開縫方形豎通道中火旋風(fēng)的引射流速度;通過數(shù)值計(jì)算結(jié)果的擬合,將適用于一般油池火羽流的中軸線過余溫度無量綱公式進(jìn)行系數(shù)修正以用于火旋風(fēng)。
【圖文】：

第３章豎通道內(nèi)火旋風(fēng)計(jì)算模型準(zhǔn)確性驗(yàn)證逡逑高０．１ｍ，油盤上表面與基座的上表面（即通道側(cè)壁底端）平齊；采用高純度（９７％）的逡逑正庚烷為燃料，燃料深度為0．0５５ｍ、水深度為０．０１５ｍ。豎直通道四面?zhèn)缺诓捎娩摶ｅ义狭椴牧希⒃谶吔翘幐髁粲幸粋�(gè)寬0．２ｍ的開縫，將這種開縫形稱為四開縫開縫。實(shí)逡逑驗(yàn)裝置示意圖如圖３．３所示。逡逑實(shí)驗(yàn)采用０．４ｍｍ直徑的裸露鎧裝Ｋ型熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量。豎直方向上，在１？３ｍ逡逑高度范圍內(nèi)每隔０．２５ｍ，在３￣７ｍ高度范圍內(nèi)沿中軸線每隔０．５ｍ布置熱電偶；水平方向逡逑上，選取0．５ｍ、１．５ｍ、２．５ｍ、３．５ｍ四個(gè)高度，沿徑向每隔０．０２５ｍ布置各布置１３個(gè)熱逡逑電偶。逡逑

第３章豎通道內(nèi)火旋風(fēng)計(jì)算模型準(zhǔn)確性驗(yàn)證逡逑高０．１ｍ，，油盤上表面與基座的上表面（即通道側(cè)壁底端）平齊；采用高純度（９７％）的逡逑正庚烷為燃料，燃料深度為0．0５５ｍ、水深度為０．０１５ｍ。豎直通道四面?zhèn)缺诓捎娩摶ｅ义狭椴牧�，并在邊角處各留有一個(gè)寬0．２ｍ的開縫，將這種開縫形稱為四開縫開縫。實(shí)逡逑驗(yàn)裝置示意圖如圖３．３所示。逡逑實(shí)驗(yàn)采用０．４ｍｍ直徑的裸露鎧裝Ｋ型熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量。豎直方向上，在１？３ｍ逡逑高度范圍內(nèi)每隔０．２５ｍ，在３￣７ｍ高度范圍內(nèi)沿中軸線每隔０．５ｍ布置熱電偶；水平方向逡逑上，選取0．５ｍ、１．５ｍ、２．５ｍ、３．５ｍ四個(gè)高度，沿徑向每隔０．０２５ｍ布置各布置１３個(gè)熱逡逑電偶。逡逑
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU998.1;TU834

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本文編號(hào)：2555531