高层建筑模型中庭防排烟的仿真及实验研究

摘要

近年来，世界各地的高级宾馆、饭店、银行、办公楼、商务大厦等各种公共建筑都含有中庭建筑，可以说中庭建筑已成为今后高层建筑发展的一大趋势。其造型的多样、空间的开敞、功能的居多、视觉的美观等优点越来越受到人们的青睐。但从防排烟角度来看，中庭建筑内人员流量大，火灾荷载大，容易形成灾难后果，因此，有必要对中庭火灾的烟气控制开展理论及实验研究。在本文中模型中庭是利用山东建筑大学某房间内的烟气控制作为研究对象的。 所开展的工作主要有： 首先，根据火源上的火焰气流特性分区，通过理论计算，得出了有喷淋、无喷淋及有喷淋且设有快速响应喷头的中庭火源上火焰气流各分区的高度范围；各分区烟气的温度、速度随中庭高度的变化趋势。 其次，建立模型中庭k-ε数值模型。通过CFD软件PHOENICS对模型中庭置换通风(侧送风)上排烟状态下的数值计算模拟分析，得出了在火灾释放率为65kw/m3下的烟气温度、速度、浓度分布随中庭高度的变化情况。进而通过可视化的模拟结果得到了烟气层温度场的分布状况与浓度场分布基本趋于一致，温度场图与浓度场图可以很好地反映出烟羽流形状的结论。 第三，在模型中庭内进行了一系列的送风发烟实验，得到了在自然状态、上送风、上排烟、上送风上排烟、侧送风及侧送风上排烟状态下烟气温度随模型中庭高度的变化曲线；并将自然状态下的实验结果与理论结果进行了比较，结果表明在湍流区二者偏差不大。 第四，通过运用物理模型实验与同尺寸下建立的。PHOENICS数值模拟模型计算结果进行对比，验证笔者模拟所采用数值模型的正确性；并将数值模拟结果与实验结果及理论推导相比较，得出中庭在1.4米范围内三者吻合较好的结论。 本文为以后中庭设置送风口、排烟口奠定了基础，可以考虑在中庭建筑底部设一些送风口，改变一下传统建筑只设排烟口的设计理念。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2中庭简介及其分类

1.3中庭建筑防火、排烟的基本原则

1.4国内外中庭建筑防排烟技术领域的研究现状

1.5课题研究主要内容

第2章中庭火灾烟气流动理论模型及火焰气流分区推导

2.1几种理论模型的比较

2.2火源上的火焰气流特性

2.3中庭烟气速度场的计算

2.4火灾紊流的几个概念

2.5本章小结

第3章数值模型的建立及计算结果分析

3.1 CFD软件简介

3.2模拟软件工具介绍

3.3收敛准则及影响计算过程收敛性的因素

3.4模型的建立

3.5模拟方案计算结果分析

3.6数值模拟结果与理论推导烟气温度、速度的对比

3.7小结

第4章模型中庭的防排烟实验

4.1实验仪器简介

4.2所有实验情况

4.3两种送风方式的比较

4.4实验数据处理方法

4.5理论计算、数值模拟和实验结果的对比分析

4.6小结

第5章本文的主要结论和展望

5.1本文的研究总结

5.2展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况