建筑倾斜外立面火溢流沿程温度分布研究

摘要：

建筑火灾是火灾科学领域的重要研究方向之一,外立面火溢流温度分布对于建筑火灾风险评估与建筑防火设计具有重要意义.虽然已有众多学者对竖直外立面火溢流温度分布特性进行了研究,但是对倾斜外立面火溢流沿程温度分布特性的研究还较少.因此,本文对建筑倾斜外立面火溢流沿程温度分布特性进行了研究,以求建立适用于倾斜外立面火溢流沿程温度分布的预测公式.基于弗洛德相似原理,在网格独立性验证和实验数据对比验证的基础上,利用FDS建立了1:2的中尺寸燃烧室开展相关研究.燃烧室尺寸为3.78 m×2.36 m×1.6 m,在燃烧室上方设置一角度可变的混凝土板(长2.36 m,高7.55 m),用以模拟建筑的外立面.研究中设计了4种矩形开口尺寸(0.52 m×0.65 m、0.78 m×0.52 m、0.78 m×0.65 m、0.78 m×0.78 m)、4种外立面倾角(0?、10?、15?、20?),并为每个开口尺寸分别设计了4种火源功率,共计64种模拟工况.通过分析FDS数值模拟的结果发现:(1)在开口尺寸和火源功率一定的情况下,在相同测点处竖直外立面(θ=0?)的温度要明显小于倾斜外立面(θ>0?)的温度;(2)当外立面倾角θ=20?时,在羽流区相同温度测点处测得的温度是4种倾角中最高的;(3)当外立面倾角θ<20?时,外立面相同测点处的温度随着外立面倾角θ的增大而逐渐增大;(4)在开口尺寸和外立面倾角一定的情况下,随着火源功率的上升,外立面火溢流的最高温度变化不大.为进一步研究倾斜外立面上火溢流沿程温度分布特性,用1+sinθ对经典理论中的Z-Zn进行修正后发现,同一尺寸和火源功率下不同外立面倾角的火溢流温度数据具有更好的聚拢效果.基于此,在0<θ<20?的范围内建立了倾斜外立面沿程温度预测公式.本文研究结果是基于外立面倾角处于0?～20?区间完成的,对于外立面倾角大于20?时外立面火溢流沿程温度分布是否符合这个规律还有待研究.

关键词：建筑火灾、倾斜外立面、数值模拟、温度分布

所属期刊栏目：41

分类号：X913.4;TU972(安全科学基础理论)

资助基金：广东省重点领域研发计划项目;国家自然科学基金;广东省自然科学基金

在线出版日期：2022-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：330-333