坡地建筑火灾数值模拟-论文.pdf

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1、麟氟防次

2、l殳计坡地建筑火灾数值模拟王志勇(济南市消防支队，山东济南250001)摘要：基于计算流体力学的方法研究了位于山坡上的建ITI。建筑物距坡底的坡底缓冲区长30rn，建筑物距坡顶筑发生火灾时的特点与规律。通过改变坡度、风、宽高比、建筑的坡顶缓冲区长30rll，最外侧建筑物缓冲区域55m。建布局4种参数，对山坡建筑火灾下的温度、速度、热释放速率、筑物表面材质使用FDS属性库中的黄松木(Ye11ow建筑表面温度和建筑表面热辐射吸收量等物理量进行了定性Pine)。坡度选用中坡地25％的坡度，整个山坡水平长度和定量的分析，考察了不同参量下的火灾危险性。在指定的研130Ell，

3、坡面长度134m，垂直高度32In，坡前缓冲区域长究场景下得出以下结论：坡度、风与火灾危险性呈正相关的关30m，坡底缓冲区域长3Orn，坡顶缓冲区长30ITI，坡顶平系；建筑宽高比与火灾危险性呈反相关的关系；建筑布局采用面的缓冲区长32m。对齐分布时的火灾危险性高于交错分布时。关键词：坡地建筑；火灾；数值模拟；坡度；风速；宽高比、、＼＼＼J／————一——中图分类号：X9l3．4，TK121文献标志码：B，72、／一f坡缓冲坡文章编号：1009—0029(2014)08—0906—04m坡坡{55m坡顶’H缓U底缓囱{回缓顶台7叫I冲缓坡地建筑发生火灾的特点及规律不同于普通的

4、平原iKI目回回由『冲上的建筑，往往受到山地特有的气候、地形等因素的影3Om；OTr口团囡回；01T32m响。例如：受山谷风(如图l所示)的影响，白天和夜晚的●I55m风向不同，对火灾的影响也会不同。使用FDS，设置了I坡lm缓_l15种研究工况，对山坡上的建筑火灾进行数值模拟计算／／＼与分析。J耋l2标准场景布局图为使场景设置更接近真实环境，需要对风的属性进行相关设置。FDS中可以使用ATMOSPHERIC参数对风的属性进行设置，此时FDS能模拟产生典型的大气效果并严格按照风廓线公式产生风，如式(1)所示。“=(z／z。)(1)将z。(大气廓线起源高度)设置为10rn，同时

5、将声(大气廓线指数)设置为0．25即1／4分布。选用3m／s沿圈1山谷风轴正向吹入的谷风，风将依次经过坡前、坡底、山坡面、坡1模拟场景的设置顶、坡顶平台后离开。计算时间为1800s。为使模拟场为研究各影响因素对山坡上的建筑火灾影响程度，景中风场较为稳定，标准场景设置了一个点火控制逻辑，设置了一个标准场景作为研究的基准，其他工况均在此在模拟进行到300S时使着火点出现进行燃烧。火源设标准场景的基础上稍作变化设定而成。为较为真实地模置在建筑物顶部，火源尺寸为10In×10in，火源功率为拟现实场景，标准场景的建立按照实际建筑物、山坡等比1000kW／m，为非稳态增长t火，设置60

6、S后达到例创建。考虑到数值计算结果受边界条件的影响，研究峰值。对象四周留下充足的缓冲区域和边界。标准场景尺寸和1．2标准场景网格设置建筑物关系按照图2的比例和尺寸进行设置。为了便于由于计算主要产生在场景中央，为提高计算效率，标分析和讨论，场景中设置一个山坡面，一个坡底平面，一准场景网格按照内精外粗的划分标准，对整个模拟区域个坡顶平面，12栋建筑(分别用大写英文字母标注为A的网格进行划分。计算区域是最为关注的部位，因此将至I)。精度设置为1m；为了满足建模的需要和平滑坡面阶梯1．1标准场景设置之间的缝隙，山坡面区域精度设置为2m；空中区域相对标准场景设置为长l92m、宽160m

7、、高72rn的区而言对精度要求略低，精度设置为4ITI。网格总数量为域。建筑物间距10tn，建筑物的尺寸为l0m×10m×10321584个。9O6FireScienceandTechnology，August2014，V()l33，No．81．3标准场景探点设置筑高度不变，选用宽高比1：1、1：2和2：1三种工况进标准场景中主要关注建筑表面温度、建筑表面热辐行计算与分析，详见表3。射两个物理量，因此设置了温度探测器、热流量探测器两表3宽高}对山坡上建筑火灾影响的工况设置表种探点。由于场景设置的对称性，只在建筑一侧位置设工况名称宽高比建筑F与G间距／m置相关探点：建筑表面使用

8、温度探测器，命名为T；建筑工况一1：25工况二1；11O表面用热流量探测器，命名为RHF；建筑表面探点以建工况三2：120筑物为参照物设置，按照图3所示的前、右、后、左、顶的顺序依次编号为1～5，按照建筑物名加探点名加编号的2．4建筑布局工况设置方式命名。例如，建筑物A顶部的感温探点以A—T05为研究建筑布局对山坡上的建筑火灾影响程度，按命名，建筑物F前面的热流量探点以F—RHFO1命名。照建筑对齐分布和交错分布设置两种工况进行计算与分析，如图4所示。风向为谷风，FDS中风向为X轴正向，口口团口风速为3