本文關(guān)鍵詞：噴淋對(duì)大空間煙氣流動(dòng)特性影響的研究

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【摘要】：近年來(lái),城市現(xiàn)代化發(fā)展程度越來(lái)越高,各類大空間建筑如影劇院、候機(jī)樓、會(huì)展中心等在各地大量興建,成為現(xiàn)代化城市的一道亮麗的風(fēng)景線。然而,這類建筑在給人們提供寬敞、舒適的環(huán)境的同時(shí),也存在巨大的火災(zāi)隱患。自動(dòng)噴淋系統(tǒng)是建筑中較為經(jīng)濟(jì)和高效的滅火設(shè)備,對(duì)抑制初期火災(zāi)有著良好的作用。作為噴淋系統(tǒng)中最重要的一部分,噴頭往往安裝在建筑內(nèi)部頂棚處。在大空間建筑中,由于其內(nèi)部空間大,高度高,火災(zāi)發(fā)生后煙氣在上升過(guò)程中會(huì)卷吸大量冷空氣,煙氣預(yù)冷難以持續(xù)上升至建筑頂棚處,安裝在頂棚處的噴頭難以發(fā)揮控火滅火作用。因此,在實(shí)際大空間建筑中,噴頭往往與集煙罩一起懸掛在建筑內(nèi)部中間某高度處。然而,噴淋啟動(dòng)后羽流在繼續(xù)上升過(guò)程中其特性會(huì)發(fā)生哪些變化,現(xiàn)階段還缺乏這方面的研究。另外,“倉(cāng)室火災(zāi)安全設(shè)計(jì)概念”對(duì)大空間中火災(zāi)荷載較高的區(qū)域進(jìn)行空間分隔,形成倉(cāng)室,而倉(cāng)室中的水噴淋系統(tǒng)對(duì)煙氣溢流特性有哪些影響,目前研究得很少。 本文采用全尺寸實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法,研究了噴淋對(duì)大空間建筑內(nèi)羽流上升特性以及大空間倉(cāng)室煙氣溢流特性的影響。具體研究工作包括以下幾點(diǎn)： 在大空間火災(zāi)試驗(yàn)廳內(nèi)開(kāi)展全尺寸實(shí)驗(yàn),采用口徑15mm和20mm的K-ZSTX快速響應(yīng)噴頭,在不同的噴淋壓力下,根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)出噴頭上方羽流中心線不同高度處的溫度和速度,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理得出噴淋啟動(dòng)前后噴頭上方羽流溫度和速度隨高度增加的變化趨勢(shì),并與經(jīng)典羽流模型作比較,得出噴淋對(duì)噴頭上方羽流上升特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：噴淋啟動(dòng)前,羽流溫度和速度隨高度增加的變化趨勢(shì)與經(jīng)典羽流模型理論趨勢(shì)基本一致,但經(jīng)指數(shù)修正可發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)得出的高度z的指數(shù)和理論指數(shù)略有差別；噴淋啟動(dòng)瞬間,各點(diǎn)羽流溫度顯著降低,速度顯著減小,噴淋啟動(dòng)后階段的溫度變化趨勢(shì)與壓力有關(guān),壓力較小時(shí),溫度會(huì)有一小段時(shí)間的持續(xù)升高,壓力較大時(shí)溫度持續(xù)降低,不再升高。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果設(shè)計(jì)了二十余個(gè)數(shù)值模擬工況作為對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的補(bǔ)充。模擬設(shè)置了三個(gè)高度處(7m,14m和21m)距中心線不同距離的測(cè)點(diǎn),每個(gè)高度處設(shè)有25個(gè)測(cè)點(diǎn),以研究不同噴淋壓力、不同火源功率、不同噴頭高度和不同液滴粒徑對(duì)這三個(gè)高度處羽流溫度和速度分布的影響。模擬結(jié)果表明：7m處的羽流特性受噴淋影響最大,該高度的最高溫度和最大速度不一定位于羽流中心線上,與噴淋前的溫度、速度分布有較大區(qū)別。 為了研究噴淋作用下大空間倉(cāng)室的煙氣溢流特性,本文以大空間火災(zāi)試驗(yàn)廳的實(shí)體倉(cāng)室為模型,通過(guò)數(shù)值模擬展開(kāi)了研究。研究表明：噴淋啟動(dòng)后倉(cāng)室中的煙氣層失穩(wěn),噴淋覆蓋區(qū)內(nèi)的煙氣受到噴淋液滴拖曳力作用,覆蓋區(qū)內(nèi)出現(xiàn)向下運(yùn)動(dòng)的擁塞射流,射流到達(dá)地面后沿著地面橫向運(yùn)動(dòng)并從倉(cāng)室門地面處排出,因此倉(cāng)室門軸線最底端的氣流速度方向改變,煙氣質(zhì)量流率增大,溫度升高,煙氣溢流特性發(fā)生明顯變化。不同噴淋壓力對(duì)溢流的影響主要表現(xiàn)為各參量的變化量不同,而不同液滴粒徑的影響主要側(cè)重于各參量的變化時(shí)間不同。
【關(guān)鍵詞】：噴淋 大空間 羽流上升特性 倉(cāng)室 煙氣溢流特性
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU998.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 本文的研究背景11-13
• 1.1.1 大空間建筑火災(zāi)的典型案例11-12
• 1.1.2 大空間建筑的火災(zāi)特性12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的研究意義和方法14-15
• 1.3.1 研究意義14
• 1.3.2 研究方法14-15
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排15-17
• 第二章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)布置及實(shí)驗(yàn)儀器介紹17-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)布置情況17-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器介紹19-23
• 2.2.1 熱電偶19
• 2.2.2 四通道風(fēng)速儀KA1219
• 2.2.3 壓力傳感器19-20
• 2.2.4 智能工業(yè)調(diào)節(jié)器20
• 2.2.5 噴頭20-23
• 第三章 噴淋對(duì)羽流上升特性影響的實(shí)驗(yàn)研究23-39
• 3.1 引言23-24
• 3.1.1 研究?jī)?nèi)容23
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)置情況23
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)量參數(shù)23
• 3.1.4 工況設(shè)計(jì)23-24
• 3.2 羽流理論分析24-26
• 3.2.1 羽流基礎(chǔ)理論24-25
• 3.2.2 經(jīng)典理論模型25
• 3.2.3 本文所設(shè)函數(shù)25-26
• 3.3 噴淋作用下羽流溫度和速度隨時(shí)間變化的結(jié)果及分析26-33
• 3.3.1 溫度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)27-30
• 3.3.2 速度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)30-33
• 3.4 噴淋作用下羽流溫度和速度隨高度增加的變化趨勢(shì)33-38
• 3.4.1 溫度隨高度增加的變化趨勢(shì)33-35
• 3.4.2 速度隨高度增加的變化趨勢(shì)35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 不同因素對(duì)噴淋作用下羽流上升特性的影響39-65
• 4.1 引言39-42
• 4.1.1 研究?jī)?nèi)容39
• 4.1.2 物理模型設(shè)置39-40
• 4.1.3 工況設(shè)計(jì)40-42
• 4.2 模擬結(jié)果及分析42-63
• 4.2.1 不同噴淋壓力對(duì)羽流上升特性的影響(A組工況)42-48
• 4.2.2 噴淋對(duì)不同火源功率羽流上升特性的影響(B組工況)48-55
• 4.2.3 噴頭高度對(duì)羽流上升特性的影響(C組工況)55-59
• 4.2.4 噴淋液滴粒徑對(duì)羽流上升特性的影響(D組工況)59-63
• 4.3 本章小結(jié)63-65
• 第五章 噴淋對(duì)大空間倉(cāng)室煙氣溢流特性的影響65-79
• 5.1 引言65-66
• 5.1.1 研究?jī)?nèi)容65
• 5.1.2 模擬測(cè)量參數(shù)65
• 5.1.3 物理模型設(shè)置65-66
• 5.1.4 工況設(shè)計(jì)66
• 5.2 模擬結(jié)果及分析66-76
• 5.2.1 噴淋壓力對(duì)倉(cāng)室門處煙氣溢流特性的影響67-72
• 5.2.2 噴淋液滴粒徑對(duì)倉(cāng)室門處煙氣溢流特性的影響72-76
• 5.3 本章小結(jié)76-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-83
• 6.1 結(jié)論79-81
• 6.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)81
• 6.3 展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 附錄 各實(shí)驗(yàn)工況噴淋前后溫升統(tǒng)計(jì)87-95
• 致謝95-97
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果97

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1121027