室内火灾发展过程稳定性数值计算与分析
室内火灾
(4-56) 一、建筑火灾的 (4-57) 二、不同阶段建筑 火灾的特点和意义
ρ0
/
V m/ =
代入积分得：
V m/ = 2 3
1 H / ∫ 0 V / dh H /
(4-58) 三、建筑火灾的 发展速度* 发展速度*
2 gH
/
ρ 0 − ρ1 ρ0
(4-59)
由等式(4-55)和(4-59)得到燃烧速度R与H’BH’1/2的关系， 如果H’与窗洞高度H成正比，则燃烧速度R也与HBH1/2成正 比，从而得到燃烧速度的表达式为:
V R= = L
m
L
平均速度Vm’为中性面以下各点速度的平均值，各点速度可 用贝努里公式计算。如果房间内气体密度为ρ1，室外空气 密度为ρo，则空气流进的速度V’近似为：
1 ρ 0 (V ' ) 2 = gh / ( ρ 0 − ρ 1 ) 2
V' = 2 gh / (ρ 0 − ρ1 )
第六节 建筑火 小节名 灾的发展
(三) 火灾熄灭阶段 1、火灾熄灭阶段的特点 火灾进入熄灭阶段后，室内可供燃烧的物质减少，温度开 始下降。实验发现，室内温度衰减的速度与火灾持续时间 的关系，火灾持续时间越长，其衰减速度越慢。火灾持续 时间在1h以下时，室内火灾温度衰减速度约为12℃/min； 火灾持续时间大于1h，其衰减速度约为8℃/min。 从火灾的整个过程来看，火灾中期的后半段和末期前 的半段温度最高，火势发展最猛，热辐射也最强，使建筑 物遭受破坏的可能性最大，是火灾向周围建筑物蔓延最为 危险的时刻。因此，在火灾熄灭阶段的前期，室内温度仍 为最高温度，火势较猛烈，热辐射较强，对周围建筑物仍 有很大威胁。
(一) 火灾初起阶段 1、火灾初起阶段的特点 在火灾初起阶段,起火点的局部温度较高，但室内各点的温 度极不平衡。由于可燃物燃烧性能、分布、通风、散热等 条件的影响，燃烧发展比较缓慢，且燃烧发展不稳定，有 可能形成火灾，也有可能中途自行熄灭。火灾初起阶段的 燃烧面积不大，初起阶段持续时间长短与燃烧条件有很大 关系。 2、火灾初起阶段持续的时间 虽然火灾初起阶段的温度比较低，很少引起研究人员的注 意，但初起阶段火灾温度持续的时间对疏散人员、抢救物 资及保障灭火指战员的人身安全具有重要的意义。初起阶 段持续的时间主要受火源类别、可燃物和建筑材料的燃烧 性能及通风条件的影响。 可燃物和建筑材料的燃烧性能在火灾初起阶段的作用 比较明显，因为在此时燃烧面积小、温度低、燃烧不稳定 的条件下，如火源附近可燃物被烧尽，不燃建筑材料不可 能使火灾蔓延，燃烧就会自行中断。如初始火灾发生在木 板墙脚下或纤维板吊顶下面，则会蔓延成灾。
火灾发生分析线性回归分析报告
火灾发生分析线性回归分析报告概述线性回归是一种常用的统计方法，可以用来研究两个或多个变量之间的关系。
在火灾预防和管理领域中，通过线性回归分析可以探索各种因素对火灾发生率的影响。
本文将对选择的相关变量进行线性回归分析，并提供相应的结果和结论。
数据来源与变量选择本次分析所使用的数据来自国家统计局和消防部门公开发布的数据集，包括各地区的火灾案例数量、年平均温度、人口密度以及建筑物密度等。
经过初步筛选和观察，我们选择了年平均温度、人口密度和建筑物密度作为自变量，火灾案例数量作为因变量。
结果与讨论模型检验：首先，在进行线性回归之前，我们需要对所选自变量与因变量之间是否存在线性关系进行验证。
采用散点图可视化显示不同自变量与因变量之间的关系，并通过判断散点图中是否存在明显趋势来初步判断是否适合进行线性回归。
从图中观察到自变量（年平均温度、人口密度和建筑物密度）与因变量（火灾案例数量）之间均存在一定的线性关系，因此满足进行线性回归的基本条件。
模型建立：接下来，我们使用最小二乘法估计了线性回归模型，并得出相应的回归系数、相关系数和显著性水平。
根据数据拟合和检验结果，得到以下线性回归方程：火灾案例数量 = 0.045 * 年平均温度 + 0.002 * 人口密度 + 0.001 * 建筑物密度其中，年平均温度、人口密度和建筑物密度的回归系数分别为0.045、0.002和0.001。
相关系数表明这些自变量与因变量之间存在正向关系，并且在统计上是显著的。
影响分析：通过对回归方程中各项系数的解释，可以对火灾发生率受年平均温度、人口密度和建筑物密度的影响进行讨论。
1. 年平均温度：根据模型结果显示，年平均温度与火灾案例数量呈正相关关系。
这可能是因为高温天气极易引发火灾，并且在炎热季节人们更倾向于进行户外烧烤等活动，从而增加了火灾风险。
因此，在火灾预防工作中，应重点关注高温条件下的防火措施和宣传教育。
2. 人口密度：模型结果表明，人口密度也与火灾案例数量正相关。
火灾事故中的建筑物结构稳定评估方法
火灾事故中的建筑物结构稳定评估方法随着城市化进程的加快，大量的建筑物矗立在城市中心和各个角落。
然而，火灾事故的频发对建筑物的结构稳定性提出了新的挑战。
为了确保火灾事故中建筑物的结构稳定，评估建筑物的结构稳定性显得至关重要。
本文将介绍几种常用的建筑物结构稳定评估方法。
一、直观评估法直观评估法是一种简单、快速的方法，可以初步判断建筑物的结构稳定性。
在火灾现场，评估人员可以通过观察建筑物的外观情况，如倾斜、开裂、损坏等，来判断建筑物的结构是否受到破坏。
此外，还可以检查建筑物的基础是否有明显的移位或下沉。
虽然直观评估法存在一定的主观性，但对于初步判断建筑物结构稳定性是有效的。
二、非破坏性检测法非破坏性检测法通过无损检测手段，对建筑物的结构进行评估，具有高效、准确的特点。
常用的非破坏性检测方法包括超声波检测、红外热像法、激光应变测量等。
这些方法可以测量建筑物各部位的应力、裂缝等参数，并通过分析数据来评估建筑物的结构稳定性。
非破坏性检测法具有操作简便、无损伤、准确度高的特点，适用于各种类型的建筑物。
三、数值模拟法数值模拟法是一种基于计算机模型对建筑物的结构稳定性进行评估的方法。
通过建立建筑物的三维模型，并输入建筑物的物理参数、火灾情况等信息，可以模拟火灾事故中建筑物的受力情况。
数值模拟法可以预测不同火灾情况下建筑物的结构响应，评估建筑物在火灾事故中的结构稳定性。
虽然数值模拟法的准确性受到模型和输入数据的影响，但是它能够提供更为详细和全面的评估结果。
四、实验测试法实验测试法通过对建筑物进行物理试验来评估其结构稳定性。
常见的实验测试方法包括静力试验、动力试验和振动试验等。
例如，通过加载建筑物的载荷，观察其变形和破坏情况，进而评估其结构的稳定性。
实验测试法具有直观、具体的特点，能够提供实际测量数据来评估建筑物的结构稳定性。
综上所述，针对火灾事故中建筑物结构稳定评估的需求，直观评估法、非破坏性检测法、数值模拟法和实验测试法是常用的评估方法。
建筑物火灾后结构稳定性评估与坍塌预防措施
建筑物火灾后结构稳定性评估与坍塌预防措施建筑物火灾是一种常见的灾害，它不仅对人们的生命安全造成威胁，还对建筑物的结构稳定性带来一系列隐患。
因此，火灾后的结构稳定性评估和采取相应的坍塌预防措施显得尤为重要。
本文将从理论和实践两个方面，探讨建筑物火灾后的结构稳定性评估方法以及常见的坍塌预防措施。
一、理论基础在进行火灾后结构稳定性评估之前，我们首先需要了解一些基本的理论知识。
建筑物的结构稳定性是指在外力的作用下，结构不发生破坏或变形的能力。
而火灾会给建筑物的结构带来多种不同类型的破坏，例如温度升高导致材料烧灼、结构构件变形等。
因此，评估建筑物火灾后的结构稳定性需要考虑到这些破坏因素。
评估建筑物火灾后结构稳定性的一种重要方法是有限元分析。
有限元分析是一种通过将结构离散成有限个单元，在每个单元上建立方程，然后求解这些方程，以模拟结构响应的方法。
通过有限元分析，我们可以计算出在不同火灾情景下结构的强度、刚度和变形等参数，从而评估其结构稳定性。
二、火灾后结构稳定性评估火灾后的结构稳定性评估是指在发生火灾后，对建筑物的结构进行检查和分析，评估其是否具备承受外力的能力。
评估的步骤如下：1. 火灾情况分析：首先，需要对火灾发生时的情况进行详细分析，包括火源、火势、火灾持续时间等因素。
这些信息有助于判断火灾对结构造成的影响。
2. 结构损伤检测：通过使用无损检测的方法，如超声波检测、红外热像仪等，对建筑物结构进行损伤检测。
这能够发现结构中的隐患和破坏，为后续评估提供依据。
3. 结构强度评估：通过有限元分析等方法，计算建筑物在不同火灾情况下的结构强度。
根据抗火能力的要求，判断结构是否具备足够的强度。
4. 结构刚度评估：同样利用有限元分析等方法，评估建筑物在火灾后的刚度情况。
刚度是指结构抵抗变形的能力，合理的刚度可以减少结构损伤和变形。
5. 结构变形分析：通过有限元分析等方法，计算建筑物在火灾后的变形情况。
合理的变形控制是保证结构稳定的重要因素。
掌握消防证中的必备公式与计算技巧
掌握消防证中的必备公式与计算技巧消防证中必备公式与计算技巧消防证中的必备公式与计算技巧是每个消防人员都应该掌握和熟练运用的重要内容之一。
消防工作涉及到火灾风险评估、灭火剂使用计算、火场搜救等方面，掌握公式和计算技巧可以提高工作效率，保障消防安全。
本文将介绍一些常用的消防证公式和计算技巧。
一、火灾风险评估公式火灾风险评估是消防工作中的一项重要任务。
评估火灾风险需要考虑多种因素，如可燃物特性、火灾扩散速度、容器内压力等。
以下是一些与火灾风险评估相关的公式：1. 燃烧速率（FR）计算公式：FR = Q / ΔH其中，FR表示燃烧速率，Q表示可燃物释放的热量，ΔH表示可燃物燃烧放出的热量。
通过计算燃烧速率可以评估火灾的发展速度和热量释放情况。
2. 烟气产生率（SGR）计算公式：SGR = m / t其中，SGR表示烟气产生率，m表示燃烧物质释放的质量，t表示燃烧过程的时间。
通过计算烟气产生率可以评估火灾中产生的烟气对人员的危害程度。
二、灭火剂使用计算技巧在消防工作中，正确使用灭火剂可以有效控制火灾，减少损失。
以下是一些与灭火剂使用计算相关的技巧：1. 灭火剂投入量计算：灭火剂投入量 = 火源能量 / 灭火剂单位能量消耗通过计算灭火剂投入量，可以评估所需灭火剂的数量，确保灭火工作的有效性。
2. 灭火剂喷射时间计算：灭火剂喷射时间 = 最大喷射距离 / 喷射速度通过计算灭火剂喷射时间，可以合理安排灭火剂使用时间，确保足够的灭火剂进入火场。
三、火场搜救技巧火场搜救是消防工作中一项重要而危险的任务。
以下是一些与火场搜救相关的技巧：1. 烟气排放时间计算：烟气排放时间 = 烟气容积 / 通风量通过计算烟气排放时间，可以评估烟气排放的时间长度，确保消防人员在火场中的工作安全。
2. 搜救行动时间计算：搜救行动时间 = 火场总时间 - 灭火时间通过计算搜救行动时间，可以合理安排搜救行动的时间段，提高行动效率。
四、结语消防证中的必备公式与计算技巧是每个消防人员都应该熟练掌握的内容。
室内火灾平均温度计算
室内火灾平均温度计算室内火灾是一种常见的灾难情况，研究室内火灾的平均温度对于火灾预防和应急救援至关重要。
本文将介绍室内火灾的平均温度计算方法，并探讨一些与室内火灾温度相关的因素。
首先，室内火灾的平均温度可以通过以下公式计算：Tavg = (Σ Ti * Ai) / Σ Ai其中，Tavg表示室内火灾的平均温度，Ti表示每个火源的温度，Ai表示对应火源的面积。
在计算室内火灾的平均温度时，需要确定每个火源的温度。
火源的温度可能会受到燃烧物质的种类和燃烧速率的影响。
不同材料的燃烧产生的温度也有所不同。
通常，煤、木材、纸张等有机物质燃烧时的温度约为600-800摄氏度，而石油、天然气等燃烧产生的温度较高，可达到1000摄氏度以上。
火源的面积也是计算室内火灾平均温度的重要因素。
火源的面积越大，燃烧释放的热量就越多，从而导致室内温度升高的速度更快。
因此，当火源面积较大时，室内温度往往会迅速上升。
除了火源的温度和面积，其他因素也会对室内火灾温度产生影响。
例如，室内的通风条件会影响火灾的烟雾和热量扩散情况。
通风条件越好，烟雾和热量的扩散速度就越快，室内温度也会迅速升高。
此外，室内的布局和装饰等因素也会对火灾温度产生一定影响。
一些易燃的装饰材料在火灾发生时可能会迅速燃烧，导致火势迅速扩大，进而使室内温度升高。
室内火灾平均温度的计算在预防火灾和救援工作中具有重要意义。
通过对火灾平均温度的计算，可以评估火灾对室内环境的影响，为防火设计和建筑物选择提供参考。
同时，室内火灾平均温度的计算还可以用于指导救援人员在火灾现场的行动，以确保他们的安全。
需要注意的是，以上计算公式和因素只是一种简化的计算方法，实际情况可能更加复杂。
因火源的种类、燃烧速率、室内结构和材料等因素的不同，火灾的温度分布可能不均匀。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行综合分析。
总结起来，室内火灾的平均温度是进行火灾预防和救援工作的重要指标，可以通过计算每个火源的温度和面积来获得。
室内火灾实验报告总结
室内火灾实验报告总结火灾是一种常见的灾害，不仅对人们的生命财产造成巨大威胁，也给社会带来了严重的经济损失。
针对室内火灾的实验研究旨在探索火灾发生机理、提出有效的防控策略，并为建筑消防设计提供参考依据。
本文将总结室内火灾实验报告中得出的相关结论和建议。
一、火灾传播特点及原因分析1. 燃烧过程分析实验中发现，室内火灾往往以快速燃烧为主要特点。
当可燃物接触到高温源时，物质开始燃烧并释放大量热能。
此时产生的高温气体和有毒气体迅速向周围扩散，加速了火势蔓延。
2. 室内空间布局影响不同室内空间布局对火灾传播具有不同影响。
复杂障碍物和堆积物容易形成通风路径，使得火势迅速传播；而开放式空间设计则有利于排除有害气体并减缓火势蔓延。
3. 烟雾影响实验中发现，火灾引起的浓烟往往导致更多人员伤亡。
密闭空间内的燃烧物质产生的大量有害气体会造成窒息、中毒等危害，同时降低了人员的能见度，增加了灾难蔓延速度。
二、防控策略与设施设计建议1. 安全出口设置优化针对室内火灾中人员疏散困难的问题，需要合理规划和设置安全出口。
地面标识、应急照明以及通畅且易于辨认的逃生路径都是保证人员安全撤离的重要因素。
2. 消防设施配置完善在室内消防设施配置方面，需要根据建筑物结构和使用特点来选择合适的设备。
包括自动喷水灭火系统、消防器材存放区域合理划分和有效利用电气火警报警装置等。
3. 火灾预警与监控技术应用通过使用先进的火灾监控技术可以有效提前发现火灾迹象，并及时启动相应预警系统。
光纤光束烟火灾监测系统和可视化联网监控系统等技术的应用可以提高对火灾传播情况的准确判断。
4. 装修材料选择与环境安全优化在室内装修中，选用不易燃或低燃材料是降低火灾风险的重要举措。
同时，建议优化室内空气质量，例如采用新风系统、定期进行通风换气以及合理选择清洁剂等。
三、对现有建筑消防标准的启示1. 加强建筑物结构耐火性能设计通过更好地使用耐高温材料和改善空间布局来加强整个建筑物的耐火性能。
通风状况对室内火灾过程影响的数值模拟
收稿日期:2004-04-23; 修订日期:2004-06-09基金项目:哈尔滨工业大学跨学科交叉性研究基金资助项目(HIT.MD2001.33)作者简介:邱旭东(1975-),男,黑龙江哈尔滨人,硕士,主要从事高层建筑火灾及防排烟研究.文章编号:1004-4574(2004)05-0080-05通风状况对室内火灾过程影响的数值模拟邱旭东,高甫生,王砚玲(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘要:利用烟火运动场模型(FDS)模拟室内火灾过程,研究了通风开口大小对室内燃烧状况的影响,发现一定房门开度下,燃烧状况会发生周期性转换;利用线性拟合确定了房门处的最大质量流量m max与通风因子A H 间的比例系数。
通过研究指出,房门突然打开后间歇出现的两次回燃现象,可能对进入房间灭火的人员构成严重威胁,在灭火实践中应该引起高度重视。
关键词:室内火灾;场模型;FDS;通风开口;燃烧状况;周期转换;烟气二次回燃中图分类号:TU834.2 文献标识码:ANumerical simulation of ventilation status influence on room fireQI U Xu -dong,GAO Fu -sheng,WANG Yan -ling(School of Municipal &Environmental Engineering,Harbin Ins ti tute of Technology,Harbin 150090,Chi na)Abstract:This paper simulates room fire with field model FDS and studies the influence of ventilation condition on indoor bustion situation can convert periodically under a certain door opening.The door scale coefficient between max-i mum mass flux m max and ventilation factor A H was computed with linear regression.Results indicate that the second backdraft will threaten the firemen who enter room for fire fighting and the grea t attention should be paid to it.Key words:room fire;field model;FDS;ventilation orifice;combustion situation;periodic conversion;second smoke backdraft建筑火灾是破坏性最严重的灾害之一,尤以高层建筑火灾的危害最大。
火灾事故中的建筑物结构稳定性评估
火灾事故中的建筑物结构稳定性评估火灾是一种常见的灾害情况，这对建筑物的结构稳定性提出了极大的考验。
在火灾发生后，建筑物的结构和材料可能会受到严重的损害，因此对于建筑物的结构稳定性进行评估至关重要。
本文将探讨火灾事故中的建筑物结构稳定性评估的重要性和相关方法。
1. 火灾对建筑物结构的影响在火灾事故中，高温、烟雾和燃烧产生的气体等因素会对建筑物的结构造成不同程度的损害。
火焰可以破坏结构中的钢筋和混凝土，导致其失去强度和稳定性。
烟雾和热气也会对建筑物内部的材料和构件产生腐蚀和膨胀，进一步破坏结构的稳定性。
2. 建筑物结构稳定性评估的重要性在火灾事故后，建筑物的结构稳定性评估可以帮助确定建筑物的灾后安全状况。
通过评估建筑物的结构完整性和稳定性，可以判断其是否适合继续使用，或者需要进行修复或拆除。
同时，结构稳定性评估还可以为火灾事故的调查提供重要的依据，帮助确定火灾发生的原因和火灾对建筑物结构造成的损害范围。
3. 火灾事故中的建筑物结构稳定性评估方法在评估建筑物结构稳定性时，可以采用以下方法：3.1 视觉检查视觉检查是最常用的评估方法之一。
评估人员通过观察建筑物的外观和内部结构，寻找可能存在的结构损坏和安全隐患。
他们会注意火灾痕迹、倒塌或变形的构件以及其他明显的破坏迹象。
视觉检查是一种直观的方法，能够快速判断建筑物的整体状况，但对于隐蔽的损坏可能不够准确。
3.2 深度检测深度检测是一种更为细致的评估方法。
它包括使用仪器和设备对建筑物的结构和材料进行测量和分析。
例如，超声波检测可以用于测量构件内部的裂缝和缺陷，红外线热成像可以用于检测结构是否存在温度异常现象。
深度检测能够提供更准确和详细的结构损伤信息，帮助评估人员进行科学的结构稳定性评估。
3.3 数值模拟数值模拟是一种基于计算机技术的评估方法。
通过将建筑物的结构和材料参数输入到计算模型中，可以模拟火灾对建筑物的影响，并评估结构的稳定性。
数值模拟可以考虑火灾的持续时间、火源位置和火焰温度等参数，对于火灾事故中的建筑物结构稳定性评估具有重要的指导意义。
火灾事故中的建筑物结构稳定性分析
火灾事故中的建筑物结构稳定性分析在火灾事故中，建筑物的结构稳定性是一个至关重要的因素。
火灾不仅对人员的生命安全构成威胁，还可能引起建筑物的倒塌，进一步加大灾害风险。
因此，对于建筑物的结构稳定性进行全面的分析和评估，对于预防火灾事故的发生以及应对火灾事故具有重要意义。
一、火灾对建筑物结构的影响火灾对建筑物结构产生的影响是多方面的。
首先，高温可能引发结构材料的热膨胀，使得建筑物的承载能力下降。
其次，火灾中产生的燃烧物质和烟气会对建筑物结构材料造成化学侵蚀，降低其强度和刚度。
此外，火灾中的剧烈温度变化也可能导致建筑物结构的热应力产生，从而加速结构的破坏。
二、建筑物结构稳定性分析的方法为了确保建筑物在火灾事故中保持稳定，可以采用以下方法进行结构稳定性分析。
1. 结构材料性能测试在火灾事故中，建筑物结构的稳定性受到结构材料性能的限制。
因此，通过测试建筑物所使用的结构材料的燃烧性能、热膨胀系数、耐火时间等指标，可以评估建筑物在火灾中的抗热性能。
这些测试结果将有助于确定建筑物结构在火灾事故中的表现，以及是否需要采取额外的防火措施。
2. 结构计算模拟通过使用结构计算软件进行模拟分析，可以评估建筑物在火灾后的结构性能。
结构计算模拟可以考虑火灾中的温度变化和热应力，以及结构材料的性能参数，预测建筑物结构在火灾事故中的变形和破坏情况。
同时，结构计算模拟还可以通过模拟火灾事故对建筑物结构的影响，为火灾事故中的建筑物疏散和救援工作提供指导。
3. 结构防火设计在设计建筑物结构时，应该充分考虑防火性能。
通过合理的构造设计以及选择合适的结构材料，可以提高建筑物在火灾事故中的抗热性能。
例如，可以采用抗火板材料进行结构保护，增加防火分隔隔墙和防火楼梯等。
此外，还可以通过合理的疏散通道设计，确保人员在火灾事故中的安全疏散。
三、建筑物结构稳定性分析的意义进行建筑物结构稳定性分析具有重要的意义。
首先，通过分析建筑物结构稳定性，可以预测火灾事故中建筑物的结构行为，为灾害应对工作提供实时指导。
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。而从非线性动 力系 统 理论的 角 度， 通常认为
轰然现象处于一 种 临 界 状 态， 因而可以采用描述系 统动力学方程的 Jacobi 矩阵 特征值的 变 化 ( 即 系 统 稳定性的分析) 作 为 发 生 轰 燃 的 判 据
3 D 2 ( N + a = 2 C D ρ0 W V H V m ) 3 2
。
槡
2 g( 1 －
Ta ) ( N － D) T ( 4)
图1 Fig． 1
温度 － 时间曲线
Variations of temperature with time
f = m
Af 4 4 4 { a( 1 － exp( － bR) ) + σ［ } εT + ( 1 － ε) Tw － Ta ］ Hvap ( 5)
2
燃烧稳定性的数值计算
2 － 6］中 均 认 为 火 势 燃 烧 半 径 R 的 变 化 文献［
第3 期
凌代 俭 等 : 室 内 火 灾 发 展 过 程 稳 定 性 数 值 计 算 与 分 析
· 31·
非常 缓 慢， 因 此， 只考虑了热烟层温度 T 的变化所 导致的非线性动力系统 Jacobi 矩阵的特征值随 时间 的变化， 计算公式为 R ) － F1 ( T， R) F1 ( T + δ， ( 6) λ1 = δ 式中 : δ 为 温 度 T 的 微 小 变 化 量 。 根据式 ( 6 ) 计算特 如 图 2 所 示， 其 中， 门 高 分 别为 征值随时间的变化， H D = 2 m 和 0. 2 m， 墙 壁 温 度因 子 取 为 0. 9 ，δ 取 0. 01℃ 。当 H D = 2 m 时， 轰 然 现 象 发 生 在 约 430 s 处， 此 前 λ1 均 小 于 零， 在 轰 然 现 象 发 生 处，λ1 大 于 ， 零 从而可解释轰 然 现 象 是 发 生 在系 统 中的 不 稳定 整个过程中 λ1 均 小 于 零， 现象。当 H D = 0. 2 m 时， 表明此时的燃烧状态为通风控制， 未发生轰燃现象。
of flashover，a set of typical differential equations describing the fire process was investigated based on the theory of nonlinear dynamical systems． Numerical method was used to calculate the eigenvalues of Jacobi matrix of the system． The calculation result indicates that the fire process before flashover is in a critical stability． And the critical condition of flashover was verified according to the temperature curve T( n + 1 ) － T( n) during fire． This study can rationally explain the time evolution process of the fire dynamical system． Key words: flashover; eigenvalue; nonlinear dynamical system; stability; numerical calculation
2 传系数， 取7 W / ( m K) ; C D 为开 口 流系数， 取 0. 7 ; 3 ρ0 为 环 境 空 气 密 度 ， 取 1. 25 kg / m ; W V 为 开 口 宽 度， 取 0. 2 m; H v 为开口高度， 取 0. 2 m; D 为 地 板 以
上不连续面分数值高度， 取 0 m; N 为开 口 中性层 高 取 0. 5 m; H vap 为 燃 料 蒸 发 潜 热， 取 1. 008 × 度，
［2 － 6 ］
。对 于 一
般非线性动 力系 统， 可 通过 Jacobi 矩阵 特征值的实
修稿日期: 2011 － 02 － 25
收稿日期: 2010 － 12 － 18 ;
· 30· 部取值来判别平 衡点 处 的稳定性
［3 ， 7 ］
中 国 安 全 科 学 China Safety Science
［4 － 5 ， 9 ］
}
式中: F1 和 F2 分 别 表 示 热 烟 流 温 度 变 化 率 和 火 势 燃烧半径变化 率 的 非 线 性 函 数; G 为 系 统 能 量 获得 L 为系统能量损失率， 率， a m f H c if χm f ≥S r m ( 2) =G ma ma χ H c if ＜ S r mf Sr 4 4 L = ( m a + m f ) c p ( T － T a ) + A w［ εσ( T － T w ) + h t ( T － T w) ］ ( 3) m f 分别为 流 入 空 气 质 量 流 率 和 可 燃 气体 式中: m a ， 燃烧质量流率， 且
系统的时间演化过程进行了解释。 【关键词】 轰燃; 特征值; 非线性动力系统;
稳定性;
数值计算
Numerical Calculation and Analysis on the Stability of an Indoor Fire Process
LING Daijian1 KAN Kaihui1 XU Zhijian2
在 MATLAB 软 件 平台 上 采 用 四 阶 五 级 RungeKutta 算法［8］， 时间 步 长 取 0. 01 s， 系 统状 态 变 量 的 300 ， 0. 01 ］ ， 初始值 T0 和 R0 取［ 对 式 ( 1 ) 进 行 数值 在墙壁温度因子( 与墙壁热惯性有关 ) U c 取 不 计算， 同值时的温度 － 时间 曲线 如 图 1 所 示， 其 中的 房 间 W R = 3. 6 m， 参数为: 长、 宽、 高 分 别为 L R = 4. 8 m， H R = 3 m， 门高 H D = 2 m， 门宽 W D = 1 m。 该模型假设区划空间内热烟层已经充满整个空 间， 否则， 火灾区域模型将是一个三阶非线性微分方 程组
0
引
言
以及实施建筑消防的性能化设计。 在 轰 燃 现 象 的研究中， 人们提出了发生轰燃的 不同判据， 如， 根据顶棚温度、 地板表面辐射热通量、 或通风口 是 否 有 火 焰喷 出 等 参 数 或 现 象 来进 行 判 断
［1 ］
轰 燃 是 室内火灾中的 一 种 重要且 常 见 的现 象。 室内火灾从发展早期形成的热烟气层和被加热的上 层表面( 包括壁面和顶篷 ) 向火 基 底 进 行 辐 射， 这种 热反馈增加了反应 速 率， 导 致 室内 绝 大 部 分 可 燃 物 ， 起火燃烧 标志 着 火灾 已进 入 全面发展 阶 段。 轰 燃 是室内火灾过程中最危险的 燃 烧 阶 段，研究 轰 燃 发 生的机理和临界条件将有助于预防轰燃措施的制定
5 2 10 6 J / kg; a 为总热通量， 取 1. 02 × 10 W / m ; b 为 指 －1 数系数， 取1. 12 m ; g 为重力加速度。
1
基本方程
在研究 建筑 火灾的 众 多 模 型 中， 火灾 区 域 模 型 3］ 是常用的一种。笔者采用文 献［ 中的火灾 区 域 模 型， 以区划空间火灾 热 烟 层内 温 度 T 和 火 势 燃 烧 半 径( 传播距离) R 作 为 系 统 的 状 态 变 量， 在 一 定的 假 设条件下， 它们满足如下二阶非线性微分方程组: dT G －L = F1 ( T， R) = cp m dt ( 1) R － R max dR = F2 ( T， R ) = V f ( 1 － exp( ) dt R edge
学科分类与代码: 6202740 ( 安全模拟与安全仿真学) 资助项目: 江苏省科技支撑计划( BE2010699 ) 。
2 扬州大学 基建处， 江苏 扬州 225பைடு நூலகம்09 )
文献标志码: A
中图分类号: X932
【摘
要】 为明确轰燃现象出现前火灾所处的状态， 得到轰燃 发生的 临 界 条件， 基于 非线性 动 力 系 统稳定性理论， 针对描述火灾过程的一个典型微 分方程， 采 用数 值 方 法 计 算 了系 统 Jacobi 矩阵 的特 征值随时间的变化。计算结果表明在出现轰燃现 象 之 前 的 火 灾过程 始终处 于 临 界 稳 定状 态。 通 过 火灾过程的温度 T( n + 1 ) ～ T( n) 曲线 的 数 值 计 算 验 证 了 轰然 发生的 临 界 条件， 对 火 灾 非线性 动 力
第 2 1 卷 第 3 期 2 0 1 1 年 3 月
中 国 China
安 全 Safety
科 学 Science
学 报 Journal
Vol ． 2 1 No ． 3 Mar ． 2 0 1 1
室内火灾 发 展 过 程 稳 定 性 数 值 计 算与 分析
凌代俭
1
*
副教授
阚开慧
1
徐志坚
2
( 1 扬州大学 建筑科学与工程学院， 江苏 扬州 225127
式 中: c p 为 常 压 环 境 中 比 热 常 数， 等 于 1 003. 2 J / ( kg·K) ; m 为热烟流质 量， kg; V f 为 火 势 m / s; R edge 为 燃 料 边 缘 影响火 势 蔓 延 速 率 蔓延速率， 的距离， 取 0. 01 m; R max 为 最 大 火 势 蔓 延 半 径， 取 0. 15 m; χ 为 燃 烧 效 率， 取 0. 65 ; H c 为 燃 烧 热， 取 2. 49 × 10 7 J / kg; S r 为 计 量比， 取 8. 25 ; T a 为 室内 环 为区划空 境温度，取 300℃ ; T w = U c ( T － T a ) + T a ， K; U c = ［ 0， 1］ ， 间墙壁温度， 为墙壁温度因 子; A w 为 m2 ; A f 为 燃 料 区划空间内 部 可 接 触 热 烟 流 表 面 积， m2 ; ε 为热烟层流辐射率， 表面积， 取 0. 41 ; σ 为斯蒂 －8 2 －4 芬波兹曼常 数， 取 5. 67 × 10 W / ( m K ) ; h t 为 热