本文關(guān)鍵詞：基于實驗與區(qū)域模型的受限空間多層電纜橋架火災(zāi)研究

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【摘要】：電纜是社會生產(chǎn)和日常生活中不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施之一。然而,電纜組成材料的易燃性導致電纜火災(zāi)在世界各國頻繁發(fā)生,造成巨大損失。對于大量應(yīng)用電纜的特殊場所核電廠,火災(zāi)還可能導致安全停堆失效、氫氣爆炸甚至核事故等慘重后果。電纜火災(zāi)已經(jīng)成為當前重要的研究課題之一。本文在大量調(diào)研國內(nèi)外文獻以及電纜防火設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上,結(jié)合實驗與火災(zāi)區(qū)域模型,對受限空間內(nèi)多層電纜橋架的火災(zāi)特性進行了研究s實驗部分首先選用了市場上廣泛使用的兩種典型阻燃和非阻燃電纜,討論了二者在火蔓延特性方面的區(qū)別。針對多層電纜橋架火災(zāi),分別設(shè)計了自然通風條件和封閉條件下1層、2層、3層和4層電纜燃燒實驗,分析了通風條件以及多層橋架結(jié)構(gòu)對電纜火災(zāi)行為的影響。由實驗結(jié)果可發(fā)現(xiàn),通風條件影響電纜周圍氧氣和煙氣濃度,從而影響熱釋放速率；多層電纜燃燒過程存在耦合性,質(zhì)量損失速率等參數(shù)和橋架層數(shù)并不成正比關(guān)系。此外,測量了室內(nèi)不同高度處的氣體溫度,發(fā)現(xiàn)垂直分布的溫度場出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象,即上層高溫區(qū)和下層低溫區(qū),這一結(jié)果與區(qū)域模型的基本假設(shè)相符。模擬部分選用應(yīng)用廣泛的雙區(qū)域模型CFAST軟件,建立了與實驗條件基本相同的火災(zāi)場景。首先,基于實驗所設(shè)計的電纜橋架,研究了區(qū)域模型中電纜橋架作為火源的最佳設(shè)置方案。然后,模擬各工況火災(zāi)并與實驗數(shù)據(jù)進行了定性和定量比較,以驗證CFAST模擬橫向多層電纜火災(zāi)的有效性和可靠性。結(jié)果表明,CFAST基本能夠?qū)崿F(xiàn)各種工況下模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的較好吻合。然而,在模擬受限空間內(nèi)低氧濃度火災(zāi)時卻與實驗結(jié)果偏差較大,這與CFAST中熱釋放速率模型引入的低氧濃度限制有關(guān),在對原因進行深入分析之后提出了可能的修改方案。最后,在模型可靠性驗證的基礎(chǔ)上,進行了典型核電廠電纜分布室多層橋架火災(zāi)模擬。通過煙氣層溫度和高度、電纜熱釋放速率以及火災(zāi)持續(xù)時間等火災(zāi)危險性指標,分析了不同開口情況、機械通風風量對火災(zāi)危險性的影響。結(jié)合蒙特卡洛模擬研究了目標電纜橋架點燃時間對各項因素的敏感性,發(fā)現(xiàn)最主要的三個影響因素分別為外部點火源與目標電纜的距離、通風口高度和電纜點燃臨界溫度。這些分析結(jié)果可以為性能化防火分析及消防設(shè)計提供理論參考。
【關(guān)鍵詞】：橫向多層電纜橋架 電纜火災(zāi) 受限空間 區(qū)域模型
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM623.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 電纜燃燒理論14-17
• 1.3 電纜橋架及其火災(zāi)特性17-21
• 1.4 研究現(xiàn)狀21-25
• 1.4.1 實驗研究進展21-22
• 1.4.2 計算機模擬研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4.3 性能化防火方法——NFPA-80523-25
• 1.5 研究內(nèi)容和方法25-26
• 1.6 文章節(jié)結(jié)構(gòu)安排26-27
• 第2章 多層電纜橋架火災(zāi)實驗27-45
• 2.1 實驗臺介紹27-31
• 2.2 實驗結(jié)果與討論31-42
• 2.2.1 阻燃性對電纜火蔓延的影響31-35
• 2.2.2 通風條件對多層電纜火災(zāi)的影響35-42
• 2.3 小結(jié)42-45
• 第3章 區(qū)域模型CFAST模擬驗證45-57
• 3.1 CFAST模型概述45-46
• 3.2 基本假設(shè)與參數(shù)設(shè)置46-47
• 3.2.1 基本假設(shè)46
• 3.2.2 參數(shù)設(shè)置46-47
• 3.3 模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比分析47-55
• 3.3.1 頂棚射流溫度驗證47-49
• 3.3.2 煙氣層溫度與空氣層溫度驗證49-51
• 3.3.3 比較結(jié)果的量化與討論51-55
• 3.4 小結(jié)55-57
• 第4章 典型核電廠電纜分布室火災(zāi)模擬57-65
• 4.1 引言57
• 4.2 工況說明57-58
• 4.3 不同通風條件下火災(zāi)危險性分析58-64
• 4.3.1 煙氣層高度及溫度58-60
• 4.3.2 電纜點燃時間及火災(zāi)持續(xù)時間60-62
• 4.3.3 目標電纜點燃時間的敏感性分析62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 主要結(jié)論65-66
• 5.2 論文創(chuàng)新點66
• 5.3 不足及展望66-67
• 參考文獻67-73
• 致謝73-75
• 在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果75

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本文編號：1041802