风向对建筑火灾烟气浓度中心位置分布的影响研究

风向对建筑火灾烟气浓度中心位置分布的影响研究

作者：王开奇

来源：《科技视界》2018年第10期

【摘 要】以某建筑发生火灾为模拟背景，应用火灾动力学软件FDS，对火灾进行模拟与分析。分析了不同风向下的烟气浓度中心位置的分布状况，研究表明，烟气浓度中心离着火面的水平距离与高度、风向等都有关系，顺风方向烟气浓度中心的水平偏移量相对其它风向最大，偏移最远。研究结果为实现灭火救援和人员疏散提供了理论依据。 【关键词】建筑火灾；风向；烟气浓度中心；FDS模拟

中图分类号： X701；TU998.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）10-0190-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.10.090

Influence of Wind Direction on Distribution of Central Location of Smoke Concentration in Building Fire WANG Kai-qi

（School of Urban Construction， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan， Hubei 430065， China）

【Abstract】In order to simulate the fire in a building， the fire dynamics software FDS was used to simulate and analyze the fire. The distribution of the central position of the smoke

concentration at different downwinds was analyzed. The study showed that the horizontal distance of the smoke concentration center from the fire surface is related to the height and the wind direction， and the horizontal offset of the smoke concentration center in the downwind direction is relative to other The wind direction is the largest and the most distant. The research results provide a theoretical basis for the implementation of firefighting， rescue and evacuation.

【Key words】Building fire；Wind direction；Smoke concentration center；FDS simulation 0 引言

高层建筑火灾有易产生“烟囱”效应，并且高度越高“烟囱”效应越明显[1]。火势扩散受当时环境风速和建筑材料燃烧性能的影响大等特点，因此国内外的学者对高层建筑火灾的研究主要集中在环境风速、建筑材料燃烧性能、建筑高度等方面，对火灾发生时环境中的风向对其影响

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的研究较少。笔者以某建筑火灾为背景，应用火灾动力学软件FDS，对不同风向下风速为3m/s时的建筑火灾进行模拟分析，通过分析火灾过程中的烟气浓度中心的位置分布，为实现灭火救援和人员疏散提供了理论依据。 1 FDS火灾模型

由于火灾发生后，离着火面水平距离越远烟气和温度扩散范围越大，特别是建筑顶面的上方，烟气扩散范围变广的越明显，研究结果越典型[2]。结合实验模型尺寸考虑，故模拟实验重在分析火灾蔓延后离着火面水平距离为31m以后空间内的烟气分布状况[3]。某建筑模型尺寸为长×宽×高为80m×80m×150m，主要支撑结构为混凝土，火源功率设为3MW。 3 实验结果分析

图1、图2是统计得到的不同风向下，在X=15、Y=15二个平面上测得的烟气浓度中心位置曲线图，其中+Y表示风向沿Y轴正方向，-X表示风向沿X轴负方向，+X表示风向沿X轴正方向。图形显示：同一平面上不同风向的烟气浓度中心高度随离着火面水平距离变化曲线不相同，不同平面上相同风向的烟气浓度中心高度随离着火面水平距离变化曲线不相同也不相同，即烟气浓度中心离着火面的水平距离与高度、风向等都有关系。

为了进行更加具体的分析，取图2进行分析。图形表明：同一平面上离着火面水平距离相同时，相比不平行于风向的平面，平行于风向的平面其烟气浓度中心高度总体上最大，并且其烟气浓度中心高度最早进入稳定期；风向沿X轴正方向时，烟气浓度中心在45s时进入稳定期，而风向沿X轴负方向和Y轴正向时烟气浓度中心约在50s同时进入稳定期，相比风向沿X轴正向时迟5s进入稳定期。风向沿X轴正向时烟气浓度中心高度随离着火面距离波动幅度不大，变化的高度在15m左右，而其它风向时的烟气浓度中心高度波动幅度明显较大，波动高度在40m左右，波动幅度约为风向沿X轴正向时波动幅度的2.7倍，即说明顺风方向烟气浓度中心的水平偏移量相对其它风向最大，偏移最远。 4 结论

本文通过对某建筑火灾进行大涡模拟，分析了不同风向下烟气浓度中心位置的分布状况，结果表明：

（1）烟气浓度中心离着火面的水平距离与高度、风向等都有关系； （2） 顺风方向烟气浓度中心的水平偏移量相对其它风向最大，偏移最远。 【参考文献】

[1]Kevin McGrattan，Glenn Fomey. Fire Dynamic Simulator（Version4） User’s Guide[R]. U.S.Government Printing Office，2006：1-31.

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[2]范维澄，王清安等编著.火灾简明学教程[M].合肥：中国科学技术大学出版社.1995. [3]VandsburgerU， Roby R J Dynamics， transport and chemical kinetics of compartment fire exhaust gases[R].Gaithersburg： National Institute of Standard and Technology， 1996.