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CFD技术在大空间烟气运动模拟中的应用
发布时间:2009-09-23 14:28      内容来源:消防科学与技术
肖泽南1, 谢大勇2, 孙 旋1

(1.    中国建筑科学研究院建筑防火研究所, 北京100013; 2. 北京市消防总队, 北京100035)

    摘 要: 介绍了CFD 技术在消防性能化设计中的应用, 以及两个得到广泛应用的CFD 软件FLU EN T FDS。给出了一个体育场馆的应用案例, 比较了FLU EN T 软件与FDS 软件的优缺点及适用性, 体现了CFD 技术的应用为工程所带来的效果。

关键词: CFD; 性能化设计; 烟气; 大空间建筑

中图分类号: TP391, TK121  文献标识码:A

文章编号: 1009- 0029 (2005) 02- 0175- 03

1 前 言

消防性能化设计代表一种新的思路、一种新的认识, 正在我国如火如荼地开展起来。消防性能化设计是采用工程化的方法, 通过计算机软件模拟或者其他手段进行量化分析, 从而获得建筑物的消防安全水平。通过合理有效地采用各种技术手段, 性能化的防火设计可以获得较高的消防安全水平, 同时又不失灵活性。如同自动控制系统的灵敏度取决于传感器的灵敏度, 消防性能化设计的有效性, 取决于所采用的计算机模拟软件及其算法的有效性。

2 消防领域的CFD 技术

在常规的消防设计中, 大空间的排烟量设计是按照面积或者体积进行设计。例如中庭的设计, 按照《高

层民用建筑设计防火规范》体积小于1. 7×104 m 3 ,其排烟量按其体积的次öh 换气计算; 中庭体积大于1. 7×104 m 3 , 其排烟量按其体积的4 öh 换气计算; 但最小排烟量不应小于1. 02×105 m 3ö h。对于汽车库的设计,《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》规定排烟风机的排烟量应按换气次数不小于6 öh计算确定。而N FPA 92BTM 19 等国外规范则根据羽流模型进行计算, 其原理是排烟量应等于烟气生成量以保持清晰高度。这两种方法, 前者是完全基于处方式规范的一种传统方法, 后者已经是一些拥有性能化设计的国家所采用的性能化的方法。这两种方法都已经广泛应用于工程设计中, 但是它们都存在一个致命缺陷: 在它们的计算过程中, 不能反映建筑物的空间形状。事实上, 建筑物的几何形状对于烟气扩散运动的影响是至关重要的。例如, 在一般的火灾模型中, 挡烟垂壁被理想化为烟仓的四壁, 烟气均匀地对烟仓进行自上而下地填充, 实际效果是否如此?烟气快速地向挡烟垂壁扩散过来受到阻碍, 必定会转向下蔓延, 从而在挡烟垂壁下侧形成一块潜在的危险区域。这种由于建筑的几何形状而对烟气运动所造成的影响, 在上述两种方法中无法得到体现, 从而被忽略。……(详情请见附件)