超高z型中庭火灾自然排烟特性的实验和数值模拟研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina硕士学位论文论文题目超高“型”中處火走令然排姻特性的矣验和教值模似研免作者姓名染‘额学科专业去全科学与工程导她武救梭二〇一五年六月完成时间硕士学位论文超高“型”中庭火灾自然排烟特性的实验和数值模拟研究作者姓名徐蕴颢学科专业安全科学与工程导师姓名姚斌副教授完成时间二一五年六月三曰UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationforMaster'sdegreeExperimentalandNumericalStud

2、yontheCharacteristicsofFireNaturalSmokeExtractioninUltra-highZ-shapedAtriumAuthor'sName：：中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研宄工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研宄所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有

3、学位论文的部分使用权，：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。开口保密（年）作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：摘要摘要随着人们对全面发展绿色建筑的需求，越来越多的建筑中庭在防排烟设计时采取自然排烟的方案。不同于普通封闭中庭，“型”中庭结构较为特殊，在中庭一侧的底层设有直通室外的开口，称之为自

4、然进风口，在另一侧的顶层也设置直通室外的开口，称之为自然排烟口，两层开口平台与竖向中庭构成类似于“型”的烟气流通通道。中庭空间与外界环境连通，中庭内部空气能够与外界空气进行交换，可以不断从“型”中庭外部获得适量的优质新鲜空气，与此同时将中庭内的气体排到室外。超过的中庭称为超高中庭，常规机械排烟方法不能完全满足超高中庭实际消防安全的需求。超高“型”中庭内外存在较多影响因素，釆用自然排烟能否保证消防安全，需要对超高“型”中庭自然排烟特性进行研究。本文在调研现有中庭排烟现状基础上，对某超高“型”中庭开展全尺寸火灾实验和数值模拟研究。首先考虑建筑自身结

5、构、外界环境天气等情况，制定合适可行的全尺寸火灾实验方案。其次在实地开展全尺寸火灾实验，从烟气温度、烟气层高度和一氧化碳浓度对中庭自然排烟特性进行分析。最后采用数值模拟的方法进一步研宄超高“型”中庭自然排烟特性，主要围绕中庭高度影响自然排烟特性方面进行研究。根据实验时中庭烟气的流动情况，以烟气最先到达指定楼层人员危险时间值为到达危险时间，探讨中庭高度与到达危险时间之间的关系。在本文研究条件下得出以下结论：不同于传统封闭中庭，超高“型”中庭可及时排出火灾产生的烟气，中庭内烟气对人员造成危害较低。超高中庭传统机械排烟模式不能完全适用条件下，超高“型

6、”中庭采用自然排烟可为人员疏散提供足够的安全时间；无风情况下，中庭高度增加，到达危险时间增加，自然排烟效果增强。到达危险时间（与中庭高度之间满足一定指数增长关系：中庭火源位置和中庭宽度对；。、和《有一定影响。有风情况下，外界环境风向与自然进风口方向一致时，中庭自然排烟效果优于无风状况，中庭越高自然排烟效果越强。在外界环境风向与自然排烟口方向相反时，烟气倒灌进中庭，自然排烟效果较弱；“型”中庭本质上一侧进风，一侧排风，其特殊结构导致风向对其自然排烟效果有明显的影响，类似中庭在设计时应考虑地区适用性。综合全尺寸火灾实验和数值模拟研宂结果，超高中庭传

7、统机械排烟模式不能完全适用条件下，自然排烟是一种有效的排烟方式。本文对自然排烟方面的研宂成果将为类似超高“型”中庭设计、完善大空间自然排烟和消防性能化评估等提供参考。关键词：超高“型”中庭自然排烟特性全尺寸火灾实验数值模拟高度到达危险时间AbstractAbstractWithpeople'sdemandsforfulldevelopmentofgreenbuilding,moreandmorearchitecturalatriumsadopttheschemeofnaturalsmokeextractioninthedesignforsmok

8、econtrol.ThestructureoftheZ-shapedatriumisrelativelyspecialwhichdiffersfrom