烟气扩散数值模拟
基于数值模拟技术的火灾烟气扩散规律研究及应用实例分析
基于数值模拟技术的火灾烟气扩散规律研究及应用实例分析研究问题及背景：火灾烟气扩散规律的研究对于火灾灾害防控具有重要意义。
火灾烟气的扩散路径、速度和浓度分布直接关系到火灾现场的逃生疏散、消防救援措施的制定和烟气对环境的污染等问题。
因此，基于数值模拟技术的火灾烟气扩散规律的研究具有重要的应用价值。
研究方案方法：本研究主要采用数值模拟方法，结合火灾烟气的生成机理和传输规律，建立火灾烟气扩散数学模型。
具体研究方案如下：1. 收集火灾烟气生成及传输相关的数据和文献资料，包括火灾温度、燃烧物质和环境条件等要素。
2. 建立火灾烟气扩散数学模型。
根据火灾源、环境条件和烟气特性等因素，建立火灾烟气生成模型，并综合考虑火灾过程中的湍流、对流和扩散等传输机理，建立火灾烟气传输模型。
3. 运用数值模拟软件，对火灾烟气扩散规律进行模拟计算。
根据建立的数学模型，运用计算流体力学（CFD）软件，对火灾烟气的扩散路径、速度和浓度分布等进行数值模拟计算。
数据分析和结果呈现：通过模拟计算，我们可以得到火灾烟气在不同条件下的扩散规律以及浓度分布等结果。
同时，我们还可以通过对比分析不同火灾场景，不同燃烧物质和不同环境条件等情况下的烟气扩散规律，得出一些有价值的结论。
结论与讨论：基于数值模拟技术的火灾烟气扩散规律研究，在火灾灾害防控中具有指导意义。
通过对火灾烟气的扩散规律和浓度分布进行研究，可以为火灾现场的逃生疏散和消防救援措施的制定提供科学依据。
同时，研究还可以帮助我们深入理解火灾烟气生成机理和传播过程，为烟气的有效防控和环境保护提供技术支持。
在未来的研究中，我们可以进一步完善火灾烟气扩散数学模型，并结合实际火灾实验数据进行验证。
另外，我们还可以考虑结合图像处理和人工智能等技术，实现对火灾烟气扩散规律的实时监测和预测，提高火灾灾害的防控能力。
综上所述，基于数值模拟技术的火灾烟气扩散规律研究具有重要的应用价值和研究意义。
我们的研究为火灾灾害防控提供了理论依据和技术支持，对提高火灾应急救援水平和保护人民群众的生命财产安全具有重要意义。
航空舱内烟气扩散数值仿真研究
航空舱内烟气扩散数值仿真研究随着时代的进步和人们对旅游的需求越来越高，航空业的发展也趋于快速。
然而，随着烟草的流行，烟草制品也被带上了飞机。
虽然现在已经有不吸烟的航班，但是仍有许多人坚持着在航班上吸烟。
烟草带来的不仅仅是健康问题，还可能会对航空运营安全造成影响。
如何将烟气扩散在航空舱内的问题变成了一个需要考虑的问题。
考虑到难以在实验室或飞机上实际进行试验，数值仿真成为了解决该问题的可行方法。
1.数值模拟的基本原理和方法数值模拟是通过计算机技术对模型进行数字化表示，并对其内在运动进行计算的一种方法。
在航空领域，对烟气扩散进行数值模拟，需要考虑气流传输的基本变量、吸附剂物理化学性质、气体的传递过程、热传递和质量传递等因素。
基于以上因素，数值模拟的具体方法按照复杂性程度的不同可以分为以下几类：1）CFD（Computational Fluid Dynamics）数值模拟方法。
该方法主要通过对流动流场的数值计算，来分析舱内的空气流动和烟气扩散特性。
在CFD中，将舱内空气流动视为复杂的流动场，对其进行离散化后通过求解Navier-Stokes方程得出舱内的空气流动特性。
2）统计模型方法。
该方法是基于对化学反应和热力学性质等方面的实验和观测结果进行统计模型的建立。
采用该方法可以在较高的精度下对航空舱内的烟气扩散情况进行模拟，同时也可以获得化学反应的相关数据。
3）热传递和传质模型。
该方法是基于热传递和传质现象的数学模型来解决烟气扩散问题。
通过使用数学方法对烟气扩散的物理现象进行数值求解，来克服烟气扩散实验的困难性。
该方法的优点主要在于可以对烟草烟雾扩散机理的深入理解。
2.航空舱内的烟气扩散源烟气扩散源是航空舱内烟气扩散问题的核心。
当实验中的气流不强或舱内气流受环境因素影响而不稳定时，烟气扩散源也会影响到实验结果。
要保证烟气扩散模拟有效，应对烟气扩散源进行实验测试、定量分析，同时对于模拟不同环境及使用情况下的大量测试需求时，可以采用一般合成方法，把如温度、湿度、自然对流等因素考虑进去并制成程序，可灵活选择模拟环境参数。
网络中心教学楼火灾烟气扩散模拟研究
网络中心教学楼火灾烟气扩散模拟研究摘要：近年重特大火灾频发，烟气致死人数日渐上升，火灾烟气已经成为被困人员的最大死因。
本文利用FDS（Fire Dynamics Simulator）软件对人员密集的教学楼进行了全尺寸模拟。
通过设定不同的排烟方式、送风方式，模拟了不同排烟情况的六种工况，采集教室、走廊、楼梯间的温度、能见度及烟气层高度等模拟过程中的数据，研究了烟气在教室及走廊的扩散规律。
探讨了正压送风机、负压排烟风机单独使用和组合使用时烟气控制方式的特点，并与传统排烟装备设置方式进行了对比，讨论了不同战术的适用场景。
文章从逃生及救援两个角度对教学楼火灾现场人员的逃生作出了建议，对教学楼火灾的人员逃生有指导意义。
关键词教学楼；数值模拟；烟气扩散；人员逃生1 绪论1.1 火灾数据分析火的使用是人类文明起步的标志，不仅改善了人类的生活条件，促进人类文明进步，还为人类创造出分丰富的社会资源和财富。
火为人类带来的益处不用赘述，但同时也带来了巨大的伤害与隐患。
2001年至2010年火灾数目发展趋势如图1.1，全国火灾总量虽有明显下降，但不难发现每年火灾数目依然处在一个极高的水平上。
就图中显示火灾数最低的2010年来讲，全国共发生火灾13.2万起，死亡1108人，受伤573 人，直接财产损失17.7 亿元，这样的数字已经十分惊人。
特别是近年来，重特大火灾频发，1993年“214”河北唐山林西百货大厦火灾，死亡81人；1991年新疆克拉玛依友谊馆火灾，死亡233人；2000年“1225”河南洛阳东都商厦火灾，死亡309人。
灾后调查发现，死者中绝大多数均为吸入烟气中毒窒息致死。
经检验，洛阳东都商厦火灾的309名死者全部是因烟气致死[1]。
1982年，我国民航客机“202”发生火灾，死亡25人。
死者衣冠整齐，皮肤完好，可以断定这25名死者均是因吸入飞机起火后产生的毒性烟气而致死。
1.2 烟气控制研究的意义火灾烟气可定义为燃料分解或燃烧时产生的固体颗粒、液滴和气相产物。
凹廊式高层建筑火灾烟气蔓延数值模拟分析
建筑防火设计凹廊式高层建筑火灾烟气蔓延数值模拟分析解北京，杨宇，李琪(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京100083)摘要：以某火灾事故建筑为原型，运用FDS 模拟凹廊式高层建筑火灾的蔓延过程，对比室外凹廊处和室内起火的条件下烟气蔓延情况，分析凹廊处起火烟气蔓延速度、温度、遮光率和烟乞 的质量浓度等参数的变化以及有无主导风向对火灾蔓延的影响 结果表明:烟气垂直方向蔓延速度表现为距离着火点越近速度越快；有凹廊设计的高层建筑更易形成“烟囱效应”，加速火势蔓延, 应提高凹廊处耐火限度，增加防火、防烟设施；凹廊式建筑设计施工中应对主导风向的下风向一侧提升耐火限度：关键词：高层建筑；凹廊结构；火灾蔓延；烟气蔓延；温度分布;数值模拟中图分类号：X913.4,TU972.4文献标志码：A 文章编号:1009-0029(2019)01-0082-04因建筑结构复杂、人员密集程度高、可燃物多等因素, 高层建筑火灾人员逃生难度高，救援难度大，特别是火场中的垂直火蔓延导致火灾发展迅速，造成大量人员伤亡和财产损失。
因此，研究分析高层建筑火灾中垂直火蔓延及其烟气流动规律，对于指导高层建筑防火、排烟设计以及发生火灾时人员的逃生与营救具有重要意义。
笔者以上海"II -15"特大火灾事故中高层住宅为原型进行建模并模拟计算，探究凹廊式高层建筑内不同位置起火的烟气蔓延情况。
分析火场中烟气蔓延速度、温度、遮 光率、空气质量浓度等因素变化规律，模拟分析有无主导 风向对凹廊式高层建筑火灾烟气蔓延的影响，为凹廊式高层建筑的防火防烟设计以及人员的安全疏散提供参考。
1建筑火灾事故简介及建模1.1建筑火灾事故简介2010年，上海市特大火灾事故是一例典型的 凹廊结构高层建筑火灾事故。
该事故起火于14时14分, 火势迅速蔓延，14时40分，楼体表面燃烧与室内燃烧己扩 散至全楼，火灾持续燃烧长达4 h 15 min…该建筑位于上海市静安区胶州路，为一老年公寓，建 成于1998年。
长隧道火灾烟气运动三维数值模拟
警＋ ｐ ）一 （ 一 ＋ ｕ 一
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非 平衡 态 的 动 力 过 程 ， 含 多 种 形 式 的 传 热 传 质 、 杂 化 包 复 学 反应 、 流 流 动 和 相 变 等 物 理 、 学 作 用 ， 本 质 是 在 湍 化 其 时 间 和 空 间 上 失 去 控 制 的 燃烧 现 象 。实 际 燃 烧 均 为 湍 流
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据 快 速反 应 假设 ， ＿求 出 各 反 应 组 分 的 化 学 状 态 参 数 由 厂 的 瞬 时值 ， 通 过 Ｐ（ ） 到 其 平 均 值 ； 后 求 解 滞 止 焓 ， 再 ＿得 厂 最 得 到 温度 场 分 布 。
度 等 ） 间 存 在 唯 一 的 函 数 关 系 。因 此 ， 立 混 合 分 数 的 之 建 输 运方 程 并 假 定 其 脉 动 的 概 率 密 度 函数 ， 而 通 过 概 率 从 积 分 就 可 以完 全 确 定 湍 流 燃 烧 过 程 中所 有 标 量 的 时 平 均
特 性 。湍 流燃 烧 模 型 的 基本 控 制 方程 如 下 ：
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流 粘 性 系 数 ； 型 系 数 、， 、 、 分 别 为 Ｏ ０ 、 模 、 ． ９ ０ ８ 、． 、． 、． ９ｋ ￡ 别 为 湍 动 能 和 湍 动 能 耗 散 率 ， ． ５ ０ ７ ２ ８ １ ７ ；、 分 通 过 带 浮 力 修 正 的 ｋ 模 型 求 解 ； 为 辐 射 热 流 ， 过 —ｓ Ｑ 通
烟气扩散数值模拟
烟气扩散的数值模拟及分析王祥魏昌兴（中国矿业大学电力工程学院，江苏徐州，221116）摘要：针对受限空间中烟气的释放，运用FLUENT软件对其输运和扩散过程进行了数值模拟，得到烟气浓度的时空分布，并分析了不同影响因素对烟气扩散的影响。
关键词：受限空间；扩散；数值模拟；浓度分布The Numerical Study On Diffusion Of Fume In Limited SpaceAbstract:The article simulated the transportation and diffusion of fume released in limited space with FLUENT code and showed the concentration contour maps of fume with time and space and the velocity vector distribution,and then studied deep into the influence of different influencing factors to the diffusion of fume and gave the related conclusions.Keywords:Limited Space;Diffusion;Numerical Study;Concentration Distribution引言大气污染一直是人们关注的问题，特别是对于工矿、钢铁、电厂等拥有大型燃烧设备的企业。
研究烟气扩散的规律、控制大气质量，对日益紧迫的环境问题有直接的指导作用。
对气体扩散过程的研究有三种方法：现场试验、风洞试验和数值模拟。
现场试验条件与真实场景一致，因此能够得到真实数据与特殊实验现象，但耗资巨大，时间长，可重复性差。
风洞试验模拟法可以方便调控某些试验参数，试验可重复性大，但其难点在于要确定气体原形与模拟试验的无量纲相似常数，而且只能对大气流动状况进行部分模拟。
火灾烟气扩散模拟技术的研究与实现
火灾烟气扩散模拟技术的研究与实现引言火灾是一种常见的生命财产安全事故，其爆发和发展过程中产生的大量的烟气是造成人员伤亡和财产损失的主要因素之一。
因此，烟气扩散模拟技术的研究与实现成为了火灾应对和扑救中非常重要的一项任务。
近年来，随着计算机技术的发展和应用，烟气扩散模拟技术得到了广泛应用，成为火灾预防、控制和扑救的重要手段之一。
一、火灾烟气扩散模拟技术的概述1.1 烟气特性火灾爆发时，会产生大量的烟气，不仅影响人员逃生和搜救，还会对燃烧物质、建筑物结构等产生严重的损害。
因此，了解烟气的特性对于火灾的防范和控制具有非常重要的意义。
烟气的主要成分是二氧化碳、水蒸气、氧气、氮气和一些有毒有害气体。
随着火灾的发展，烟气将越来越浓密，温度和压力会不断升高，对人员和环境的危害也会逐渐增加。
此外，烟气的流动状况和扩散规律也影响着火灾的蔓延和控制。
1.2 烟气扩散模拟技术的作用烟气扩散模拟技术是利用物理学、数学和计算机等知识对火灾烟气的扩散规律进行预测和模拟的一种技术。
其主要作用有：1）预测火灾烟气的扩散范围和扩散速度，为火灾应对和扑救提供可靠的依据；2）优化建筑物的设计和布局，避免火灾发生和发展；3）评估火灾事故的危害程度和后果，为应急决策提供科学依据；4）指导火灾的控制和扑救，减小人员和财产损失。
1.3 烟气扩散模拟技术的研究进展烟气扩散模拟技术的研究始于20世纪60年代，早期的模拟方法主要是基于物理模型和经验公式的手工计算，随着计算机技术的发展，数字计算和计算机模拟成为了烟气扩散预测的主要手段。
目前，烟气扩散模拟技术已经发展到了第三代，主要特点有：1）模型精度不断提高，包括大气边界层模型、气流跨越障碍物的模型、烟气的传热模型、污染物输运模型等；2）计算精度和效率不断提高，计算烟气扩散和输运机理的复杂性和真实性越来越接近实际情况；3）计算结果的可视化和分析功能越来越强，可以直观地展示烟气扩散效果和预测结果，便于分析和研判。
矿热炉塌料过程中烟尘扩散的数值模拟
矿热炉塌料过程中烟尘扩散的数值模拟李立清;黄贵杰;祝培旺;胡蔷;何锁盈;刘峥【摘要】以铁合金生产车间为研究对象,利用Fluent软件对车间内矿热炉生产过程中塌料事故的烟尘扩散规律进行非稳态的数值模拟.对连续相和离散相,分别采用标准k～ε模型和DPM模型,分析不同风速和风向的烟尘扩散规律.研究结果表明:当风速在2 m/s以下时,南风能更有效地排除烟尘,并且风速越大,清洁作用越明显；当塌料事故结束时,不论何种风速或风向,车间内烟尘污染面积达到最大；在300 s 且无风时最大烟尘质量浓度是风速为4 m/s时的36.6倍；车间内的死角是烟尘最难排出的地方,北风风速为0.2 m/s的最大停留时间长达4 800 s.%Taking ferroalloy plant as example, the fluent software was used to simulate the unsteady flow of particle dispersion in the workshop when slag surge occurs in the electric furnace. Standard k-e equation was adopted for continuous phase and particle stochastic trajectory model for discrete phase. At different wind speeds and in different directions, the flow field distribution of gas phase and trajectory of particle phase were obtained through computation. The results show that with low wind speed (less than 2 m/s), the south wind is more effective to remove the dust, and the greater the wind speed, the better the cleaning effect. Besides, regardless of wind speed or wind direction, when the slag surge is over, the dust pollution area is the biggest in the workshop. The maximum concentration of dust without wind is 36.6 times than that of wind speed of 4 m/s at 300 s. Comers of the workshop are the most difficult places for dust to clear up. The maximum residence time at north wind of 0.2 m/s is 4 800 s.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)001【总页数】10页(P356-365)【关键词】矿热炉;塌料;Fluent软件;烟尘扩散;非稳态【作者】李立清;黄贵杰;祝培旺;胡蔷;何锁盈;刘峥【作者单位】中南大学能源科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】X511;X513铁合金矿热炉在冶炼过程中，由于金属熔融物料矿热炉因搭桥作用而发生悬料。
游步甲板区域烟雾扩散特性数值模拟
游步甲板区域烟雾扩散特性数值模拟黄少雄;窦培林;温海涛【摘要】基于N-S方程,利用Fluent软件进行数值模拟.通过分析湍流区城、速度比k(0.5、1.0、1.5、2.0)、偏航角φ(0°～30°,步长为5°)对烟雾扩散特性的影响可得:在偏航角度φ=0°时,排除烟囱本身的局部空气动力学干扰,发现烟雾对称扩散,速度比k大于1.5时烟雾下洗现象基本消除;在k=1,φ=20°时可以明显地观察到在烟囱背部开始产生下洗现象.【期刊名称】《造船技术》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】7页(P25-31)【关键词】烟雾扩散;烟囱;客船【作者】黄少雄;窦培林;温海涛【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;广州打捞局,广东广州515206【正文语种】中文【中图分类】U663.60 引言传统大型客船的上层建筑设计只考虑了上层建筑的使用功能，没有考虑上层建筑外形的气动性能，使得甲板上层建筑多为钝体[1]。
在气流流过甲板上层建筑时，原本平稳流动的气流组织被破坏，在上层建筑后方形成紊流和涡流区，烟雾易被卷入在烟囱背部形成的涡流区域，甚至可能出现甲板落尘，不利于烟雾排放，因此需对甲板上层建筑气流场结构对烟雾扩散的影响进行研究。
现代船舶烟囱的趋势是高度低、体积大、外形光滑，这些特征经常导致烟雾下洗。
烟雾下洗是指烟囱附近的涡旋运动造成的烟羽在背风面向下混合的现象。
烟雾下洗降低了烟雾的源高，使上层建筑附近烟雾浓度升高。
本文采用CFD数值模拟方法，研究大型客船烟雾与上层建筑的相互作用，分析湍流区域、速度比k(0.5、1.0、1.5、2.0)、偏航角φ(0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°)对烟雾扩散特性的影响。
连续点源烟气空间扩散的模拟
响［Ｊ］． 化学工业与工程， ２００１， １８（ ６） ： ３４５－ ３４９． ［７］ 高 宝 玉，王 占 生，汤 鸿 霄． 聚 硅 氯 化 铝 混 凝 剂 Ａ（ｌ Ⅲ） 水 解 聚
合 历 程 及 铝 硅 作 用 特 性 研 究 ［Ｊ］． 环 境 科 学 学 报 ， ２０００， ２０ （ ２） ： １５１－ １５５． ［８］ Ｆ 利 鲍 著，席 耀 忠 译． 硅 酸 盐 结 构 化 学［Ｍ］． 北 京：中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ，１９８９．
Ｄｉｓｔａｎｃｅ５
风速 ４（ｍ／ｓ）
５６８
１７
７５
２３
风速 ６（ｍ／ｓ）
７４２
１３
３９９
２０
风速 １０（ｍ／ｓ） ８２１
１１
５３８
１８
风速 １４（ｍ／ｓ） ８５９
１１
５８３
１７
· ２２ ·
随烟囱高度的变化， 污染物的浓度变化较大。烟
囱高度越高， 污染物分布高度也越高， 同一高度浓度
分布距烟囱的水平距离越远， 见表 ３。表 ３ 中字段属性
［３］ 刘 小 军，田 宜 灵，马 晓 欧，等． 含 硼 聚 硅 硫 酸 铁 混 凝 剂 成 分 间
图 ５ 中 ｎ（Ａｌ）／ｎ（Ｓｉ）＝０．７９、ｎ（Ｆｅ）／ｎ（Ｓｉ）＝０．４５， 图 ６ 中
的相互作用［Ｊ］． 华东理工大学学报， ２００１，１２．
ｎ（Ａｌ）／ｎ（Ｓｉ）＝０．５９、ｎ（Ｆｅ）／ｎ（Ｓｉ）＝２．３３， 说明含硼聚硅酸铝 铁是各种元素所形成的组成均一的聚合物， 而不是各 自均聚物的混合物。
Ｃ＝（ Ｑ ２!Ｕ"ｙ"ｚ
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Ｙ２ ２"ｙ２
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（Ｚ－ Ｈ）２ ２"ｚ２
高层建筑火灾烟气蔓延的FDS模拟
2 模型设计
本文建立的建筑模型为 一办公楼的物理模型 , 该办 公楼为通廊式建筑 , 由楼梯 间 、前室 、房间 、走廊等几部 分组成 。为了清晰表达该模 型的建筑结构 ,本文隐去了 走廊另一侧的所有房间 , 如 图 1 所示 。基本数据如表 1 所示 。
在该 建 筑 楼 梯 间 第 4
图 1 建筑模型立方体图
2008 年第 1 期
消防技术与产品信息
23
图 12 走廊平面光学浓度模拟结果
图 14 房间 CO 浓度变化曲线( 60 s)
图 13 楼梯间平面光学浓度模拟结果
当火灾发生180 s时 ,着火层及以上的 6 个楼层都充满 了烟气 ,其光学浓度为6 m- 1 左右 ,楼梯间内的能见距 离只有0. 5 m左右 ,在这样的环境中 ,受困人员是很难 逃出火场的 。 4. 4 火灾烟气中 CO 浓度的变化及分布
图 6 走廊温度变化曲线( 60 s)
4. 3 火灾烟气光学浓度的变化及分布 (1) 火 灾 烟 气 在 着 火 房 间 内 的 光 学 浓 度 变 化 。
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FDS( Fire Dynamics Simulator) 是美国国家技术标准 局 (NIST:National Institute of Standards and Technology) 建 筑火灾实验室 (Building and Fire Research Laboratory) 开 发的基于场模拟的火灾模拟软件 ,该软件采用先进的 大涡模拟技术 ,得到众多实例验证 ,在火灾安全工程领 域应用广泛 。场模拟也称物理模拟 ,是基于火灾过程 的质量 、动量 、能量和化学反应诸方面基本方程的一种 高层次的复杂模拟 。
不同通风方式对烟气蔓延的影响数值模拟
移动扫码阅读DOI:10. 13347 /ki.mkaq.2020.11.042薛彦平.不同通风方式对烟气蔓延的影响数值模拟[】].煤矿安全，2020,51(11):201-205. XUE Yanping. Numerical Simulation on Influence of Different Ventilation Modes on Smoke Spread [j]. Safety in Coal Mines, 2020. 51(11): 201-205.不同通风方式对烟气蔓延的影响数值模拟薛彦平u(1.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁沈阳1丨0016;2.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁抚顺丨丨3丨22)摘要：为了研究不同通风方式对巷道温度分布、CO浓度以及烟气蔓延的影响，基于Pyrosim火灾模拟软件，研究了 Z型、U型、Y型通风方式对烟气蔓延的影响，以及Y型方式进风巷风速差对烟气逆流距离以及温度的影响。
结果表明：不同类型通风方式的下游巷道温度大小依次为：U型> Z型> Y型；Z、U型通风方式在距离火源点55 m后CO浓度降低5.26 %/dm，而Y型通风C0浓度在距离巷道交叉点的20 ni后逐渐趋于平稳；在Y型通风方式下，下游进风巷的风速对上游烟气逆流距离、温度等具有一定的影响，且风流速度越大，涡流消失时间越短。
关键词：通风方式；矿井火灾；温度；烟气蔓延;数值模拟中图分类号：TD75+2.2 文献标志码：A文章编号：1003-496X(2020) 11-0201-05Numerical Simulation on Influence of Different Ventilation Modes on Smoke SpreadXUE Yanping ui\ .China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Research Institute, Shenyang1 10016, Chirur.2.State Key Laboratory ofCoal Mine S(rfety Technology, Fushun113122, China)A bstract: To research the influence of different ventilation modes on the temperature distribution, CO concentration and smoke spread of the roadway, based on the fire simulation software Pyrosim, this paper studies the effects of Z, U, and Y ventilation modes on the smoke spread. Meanwhile, the influence of wind speed difference on flue gas counterflow distance and temperature in Y air inlet is studied. The research results show that the roadway temperature in the downstream area of different ventilation modes is in order U> Z > Y. For Z and U ventilation mode, the CO concentration reduces by 5.26% every 10 meters after 55 m away from the fire source point. The CO concentration of Y ventilation mode gradually stabilizes after 20 m from the intersection of the roadway. Under the Y ventilation mode, the wind speed of the downstream air inlet roadway has a certain effect on the upstream smoke backflow distance and temperature, the larger the wind speed is, the shorter the vortex extinction time is.Key w ords: ventilation mode; mine fire; temperature; smoke spread; numerical simulation矿井火灾是矿井5大灾害之一，火灾不但会造 成机械设备和自然资源等经济损失，而且威胁井下 人员的生命健康甚至诱发煤矿瓦斯、煤尘爆炸等次 生灾害。
不同风速下巷道火灾烟气蔓延规律的数值模拟
不同风速下巷道火灾烟气蔓延规律的数值模拟黄刚;王玉怀;赵启峰;张志科;张军;尹义超【摘要】为分析不同风速对巷道火灾中烟气蔓延规律的影响,以察哈素煤矿运输平巷为研究对象,采用数值模拟软件 FLUENT 对风速分别为0.5 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s、3.5m/s时巷道内火灾烟气的扩散过程和流动规律进行了模拟.结果表明,风速较低时,高温烟气聚集在火源上巷道顶棚附近,同时,烟气会沿着与巷道通风相反的方向流动,发生烟气逆流现象;随着风速的增加,烟气的分层厚度会显著增加,高温烟流会加速蔓延,抑制逆流现象的发生.%In order to analyze the influence of different air velocities on roadway fire smoke flow diffusion,transport inclined roadway of Chahasu Mine was taken as the research object and the numerical simulation software FLUENT was used to study the laws of gas diffusion process at the air velocity of 0.5 m/s,1.5 m/s,2.5 m/s and 3.5m/s,respectively.The results showed that when the air velocity was relatively low,the high temperature smoke gas gathered near the ceiling of the roadway,and the gas would be ventilated along the roadway in the opposite direction of fresh air,and the countercurrent phenomenon of smoke gas occurred.With the increase of wind velocity,the stratified thickness of smoke gas would increase significantly,and the high tem-perature smoke flow would speed up,which would restrain the occurrence of countercurrent phenomenon.【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2018(044)002【总页数】4页(P109-112)【关键词】风速;巷道火灾;烟流蔓延;巷道通风【作者】黄刚;王玉怀;赵启峰;张志科;张军;尹义超【作者单位】华北科技学院安全工程学院,河北省三河市,065201;华北科技学院安全工程学院,河北省三河市,065201;华北科技学院安全工程学院,河北省三河市,065201;华北科技学院安全工程学院,河北省三河市,065201;华北科技学院安全工程学院,河北省三河市,065201;华北科技学院安全工程学院,河北省三河市,065201【正文语种】中文【中图分类】TD75火灾是煤矿五大灾害之一，由于煤矿井下巷道一般纵深较长、结构复杂、空间狭小，一旦发生火灾，烟雾会迅速在巷道内蔓延，影响人员的疏散和救援，火灾事故占煤矿特大事故的40%～60%。
半敞开式隧道不同季节火灾时的烟气扩散数值模拟研究
54工业安全与环保I ndust r i al Saf e t y a nd Envi r onm e nt al Pr o t ect i on2013年第39卷第9期Sept 锄ber 2013半敞开式隧道不同季节火灾时的烟气扩散数值模拟研究*赵冬1章玮2周汝1’3(1．南京工业大学城市建设与安全工程学院，江苏省城市与工业安全重点实验室南京210009；2．中国人民解放军73677部队南京210016；3．建筑安全与环境国家重点实验室北京100013)摘要运用FD s(F №D ynam i c Si mul at i on)火灾模拟软件对半敞开式隧道不同环境温度着火时烟气扩散情况进行模拟，得到隧道内温度和C o 浓度的变化特征及烟气纵向蔓延规律和沉降规律。
结果表明，隧道采用自然通风能起到很好的排烟效果。
火源正上方产生的高温对隧道顶棚结构具有较大的威胁，但火源附近安全高度处烟气温度迅速降到环境温度，不会对人员安全疏散构成威胁。
冬季烟气沉降比其他季节严重，但在300S 内没有降到安全高度1．8m 以下，对人员逃生影响较小。
关键词半敞开式隧道火灾烟气数值模拟N m nerl cal S i m ul a t i on of Sem i —openTunnel 胁Sm oke D i 蚴oni n D i f f er ent Se as onsZ H A OD oneZ I “N G W ei 2Z H O UR uI3(1．嘶of U rban 凸删眺and S 撕Eng ／neer ／ng ，Nanj ／rig ‰妙o ／死幽ln 研肫哪曙210009)A b s t r actnrot 咄ad 喊tlle FD S(F 饥D yI l 舢i cSi m ul at i on)s of t w ar et O si m ul at e t he s m okedi 酗ona t di f f er ent t en]oper at u r e con di t i o ns i nasend —op 眦t unnel ，we 咖gett he cl lar l g es of t em pe r a t ur e a nd CO coneenuaf i on ，聃w el l 鹊t he di s 洳ofver t i caldi 瞄on a ndse di m ent at i on O f s m oke ．T he r es u l t s s howt hat i t is f easi bl e t ous enat u r al ve nt i l a t i on 鹊as m oke a 出枷∞m odei n t unne l s ，and t he ns m m l ai r —ve nt spl aya900d r o l e i n sr aoke ext r ∞t i on ．The hi g h t e mpe r a t ur e a bove t he i gni t i on 9矾l r c 瞄pose sagr e at t hr eat t o t he t unne lr oof 猷nM =t I 玳．H ow ever ．t hes m oke w ou l d not pos eat i neat t ot hee 糊．tioni f t he s m oke t e m per at ur e a t t he 8乖吣ar ound igniti on 趵嘲啪dropt ot he a m bi e at t e m per at ur e m pi d-l y ．The 锄dke se di m ent at i on is m or ese ver ei n w i nt e r t h an i n ot h er s eaB ol 'l s ，but t he s m oke 锄notr e ac ht he 蝴d1．8mi n 300s ec onds ，w hi ch has l itt l e ef f ect sont he evacuat i on ．聊W ords 棚试一opent unnd f i re s m okenur aef i eal si m ul at i on0引盲在长公路隧道中一般安装机械通风、排烟系统来解决隧道内废气和火灾时烟气控制问题。
海上平台高温烟气扩散数值模拟分析
海上平台高温烟气扩散数值模拟分析王魁涛【摘要】以渤海某油田新建中心平台25 MW燃气透平发电机组排放的高温烟气为研究对象,参考英国标准CAP437的环境判定参数,运用KFX软件对直升机起降影响进行CFD数值模拟.根据模拟结果分析直升机甲板周围温升、湍流的分布情况对直升机起降的影响,得到直升机甲板年不可用概率值.依据计算结果验证工程方案的可行性.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2015(044)003【总页数】5页(P95-99)【关键词】海上平台;高温烟气扩散;直升机甲板;数值模拟【作者】王魁涛【作者单位】中海油研究总院,北京100028【正文语种】中文【中图分类】TE48目前国内烟气扩散的研究工作主要针对火灾所引起的烟气扩散,且只分析火灾时高温烟气聚集的区域,用于指导人员应急疏散［1-3］,而海上平台高温烟气扩散影响的安全分析研究则较少。
海上平台大功率燃气透平排烟流量大、废气温度高,可达200～500℃,很有可能成为影响直升机安全起降的隐患。
由于海上平台排烟设备的操作工况和海洋环境相对复杂,影响因素较多,包括气体排放速度、气体组分、温度、风向及附近障碍物等,因此有必要对高温烟气的扩散影响进行分析。
以渤海某油田新建中心平台在国内自营油田首次应用的25 MW透平发电机组为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法分析燃气透平排放的高温烟气对直升机起降的影响,模拟高温烟气在平台直升机甲板及周围空间的流动及分布规律,验证目前平台总体设计方案的可行性,供排烟管设计、平台上部的总体优化布置及直升机起降飞行管理参考。
影响海上直升机安全起降的主要环境因素包括高温烟气和湍流两部分。
平台上排放的高温烟气造成周围环境温度升高,空气相对密度减小,使作用于直升机旋翼的升力和拉力降低。
空气密度下降,进入发动机的空气量也随之减少,造成发动机供气不足,输出功率下降,进一步降低旋翼的升力和拉力［4］。
当空气温度为80℃时,空气密度较空气温度为15℃时下降约20%,旋翼拉力也下降约20%,从而造成直升机迅速下降［5］。
倾斜有曲率隧道火灾中烟气扩散的数值模拟
南昌航空大学学报：自然科学版Journal of Nanchang Hangkong University: Social Sciences第34卷第2期2020年6月Vol. 34 No. 2Jun. 2020倾斜有曲率隧道火灾中烟气扩散的数值模拟熊鑫鹏，龚剑，黎琳，李祺，陈璐丝(南昌航空大学土木建筑学院，南昌330063)［摘 要］为了研究在倾斜有曲率的隧道内汽车发生火灾时烟气的蔓延规律，建立了南昌市红谷隧道一入口处的全尺寸模型，运用Fluent 软件对不同风速和不同火源功率下的隧道火灾进行了数值模拟分析,探究了抑制火灾烟气逆流的临界风速;通过与经验公式所算的结果进行比较,验证了数值模拟的可靠性。
结果表明:坡度的存在使得火灾烟气更多的向隧道 上坡方向蔓延;纵向通风风速太小对烟气蔓延会产生不利的影响，风速达到或大于临界风速时对烟气的控制效果较好;当风速达到临界风速时，曲率的存在使得隧道内侧和外侧的温度呈现不对称分布;隧道火灾火源功率为5、10、20 MW 时，临 界风速大概分别为2.0、2.5、3.0 m/s,模拟结果与经验公式所算的值变化趋势相似。
［关键词］倾斜有曲率隧道；隧道火灾；烟气流动；数值模拟；临界风速［中图分类号］U458 ［文献标志码］A doi ： 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.02.008［文章编号］2096-8566(2020)02-0051 -07Numerical Simulation of Smoke Flow in Inclined Tunnel with CurvatureXIONG Xin-peng, GONG Jian, LI Lin, LI Qi, CHEN Lu-si(School of Civil Engineering and Architecture, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China)Abstract: In order to analyze smoke spread in the case of automobile fire in the inclined tunnel with curvature, a full-size model of the entrance of Honggu tunnel in Nanchang was established. Numerical simulation of tunnel fires under different wind speeds anddifferent heat release rates of fire source was carried out by using Fluent software, and the critical wind speed to suppress the adverseflow of smoke was investigated. The reliability of numerical simulation is verified by comparing the results with empirical formulae from other scholars. The results show that the existence of slope causes more smoke to spread towards the uphill direction, if windspeed of longitudinal ventilation is too small, it will have a negative effect on the spread of smoke, if wind speed reaches or exceeds the critical wind speed, control effect of smoke is quite good, if wind speed reaches the critical wind speed, asymmetricaldistribution of temperature in cross section of tunnel appears due to curvature of tunnel, if heat release rate of tunnel fire is 5, 10 and 20 MW, the critical wind speed is approximately 2.0, 2.5 and 3.0 m/s, respectively. The simulation results are similar to the variationtrend of values calculated by empirical formulae.Key words: inclined tunnel with curvature; tunnel fire; smoke gas flow; numerical simulation; critical wind speed［收稿日期］2020-02-10［修回日 12020-03-20［基金项目］国家自然科学基金(51408292)；南昌航空大学研究生创新专项(YC2018068)；江西省教育厅科技项目(GJJ180534)；南昌航空大学博士启动金(EA201311359)［通讯作者］龚 剑(1982—),男，博士，副教授。
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烟气扩散的数值模拟及分析
王祥魏昌兴
（中国矿业大学电力工程学院，江苏徐州，221116）
摘要：针对受限空间中烟气的释放，运用FLUENT软件对其输运和扩散过程进行了数值模拟，得到烟气浓度的时空分布，并分析了不同影响因素对烟气扩散的影响。
关键词：受限空间；扩散；数值模拟；浓度分布
The Numerical Study On Diffusion Of Fume In Limited Space
Abstract:The article simulated the transportation and diffusion of fume released in limited space with FLUENT code and showed the concentration contour maps of fume with time and space and the velocity vector distribution,and then studied deep into the influence of different influencing factors to the diffusion of fume and gave the related conclusions.
Keywords:Limited Space;Diffusion;Numerical Study;Concentration Distribution
引言
大气污染一直是人们关注的问题，特别是对于工矿、钢铁、电厂等拥有大型燃烧设备的企业。
研究烟气扩散的规律、控制大气质量，对日益紧迫的环境问题有直接的指导作用。
对气体扩散过程的研究有三种方法：现场试验、风洞试验和数值模拟。
现场试验条件与真实场景一致，因此能够得到真实数据与特殊实验现象，但耗资巨大，时间长，可重复性差。
风洞试验模拟法可以方便调控某些试验参数，试验可重复性大，但其难点在于要确定气体原形与模拟试验的无量纲相似常数，而且只能对大气流动状况进行部分模拟。
而数值模拟由于成本低且场景设置方便等成为研究气体扩散的重要手段。
故本文采用FLUENT软件模拟烟气的扩散问题。
1几何模型
运用缩小实验尺寸模拟，空间尺寸为4.5mX3.6mX2.5，烟囱高度1. 2 m，直径65 mm，轴心距左侧面0. 8 m。
2数学模型
烟气在受限空间内释放以后形成的气云运动规律满足一般Navier-Stokes方程组所描述的流体力学基本方程组，在湍流流动的描述中将方程组进行雷诺近似，并采用k-ε方程来封闭方程组。
结合气体自身性质即应力应变关系的本构方程，构成了不可压缩粘性流的CFD模型。
最终气体释放后数值模拟的CFD模型包含连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程、湍流动能（k）方程和耗散率（ε）方程。
将这些控制方程在计算域上采用一定的离散方法和数值格式离散后，加上初始条件及边界条件以后，进行迭代求解即可得到离散点上的物理量的值，再
采用合适的插值算法即可算出整个流场的任意点出的物理量的值。
2.1基本假设
（1）受限空间内的空气作为不可压缩流体处理，呈湍流状态。
（2）空气和烟气的混合气体视作理想气体，遵循理想气体状态方程，烟气和空气在流动中不发生化学反应。
（3）假设环境温度为常温，与外界无热量交换。
（4）假设在烟气排放过程中排放速度不变。
2.2基本控制方程
连续性方程：
()0=∂∂
+
∂∂j j
u x t ρρ ρ为混合物密度，u j 为（x,y,z ）三个方向上的速度。
动量守恒方程：
()()i
a j i j i j i j i g x u x x p u u x t u )(ρρμρρ-+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂
其中，µ是流体的动力粘度，g 是重力
加速度，P 是绝对压力，ρa 是空气密度。
能量守恒方程：
()()T j p j
j j S x T c k x T u x t T +⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛∂∂∂∂=∂∂
+
∂∂ρρ 其中c p 是比热容，T 是温度，k 为流体的传热系数，S T 为流体的内热源以及由于粘性作用流体机械能转换为热能的部分，有时简称为粘性耗散项。
由于本文研究不可压缩流动，不考虑温度对扩散的影响，故热交换量很小可以忽略不计，因此可以不予考虑能量守恒方程。
组分质量守恒方程：
()()()⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=∂∂+∂∂j s s j s j j s x c D x c u x t c ρρρ c s 为组分s 的体积浓度，ρc s 是该组分
的质量浓度，D s 是该组分的扩散系数。
2.3湍流模型
在对于我们所要研究的问题中，选取RNG k-ε模型对湍流进行数值模拟。
3网格划分
针对所要解决的三维问题，在ICEM 中建模后，采用结构化网格划分，基本单元为六面体单元，如图所示。
4物理模型及边界条件设置
自然风入口（air ）——velocity inlet （第一类）
烟囱出口（fume ）——velocity inlet （第一类）
CO 2+air （CO 2质量百分比浓度为22.12%） 烟囱壁（fumewall ）——wall ，无浓度与热量交换
地面（ground ）——wall ，无浓度与热量交换
其余出口面——outflow
5求解计算模型
在FLUENT 求解器设置中采用分离式隐式求解器，时间项选取非稳态。
用RNGk-ε
模型描述流体的湍流流动，启用组分输运模型来对气体扩散过程进行数值模拟。
控制方程的离散格式采用一阶迎风格式，压力插值格式采用标准压力插值格式，压力与速度耦合算法采用SIMPLE 算法。
对时间步长设置为0.1s,总计算时间为200s 。
6数值模拟结果及分析
在本次模拟中模拟工况参数如下
表 1
与烟气出口速度对气体扩散影响。
6.1来流空气速度影响
风向、风速、大气稳定度、气温等因素
对泄漏气体的扩散都具有不同程度的影响。
风向决定泄漏气运扩散的主要方向，大部分
泄漏气体总是分布在下风向。
风速影响泄漏
气运的扩散速度和空气稀释的速度，因为风
速越大，大气的湍流越强，空气的稀释作用
就越强，风的输送作用也越强。
经模拟研究
发现，风速越大，下风扩散气体的浓度越小。
前人研究发现，泄漏源的高度、泄漏源的泄漏速度对泄漏扩散后气体的浓度分布有着重要的影响。
当泄漏源位置较高时，泄漏气体扩散至地面的垂直距离较大，在相同泄漏源强度和气象条件下，扩散至地面同等距离处的气体浓度会降低。
若气体向上喷射泄漏，泄漏气体具有向上的初始动量，泄漏源的泄放速率越大，下风向气体的浓度越大。
通过上图工况三与工况四Z=1.2平面处CO2浓度分布云图对比可以发现，在来流空气速度相同时，烟气速度越大，下风扩散气体浓度越大。
结论
通过本文模拟发现，烟气速度越大，下风扩散气体浓度越大；来流风速越大，下风扩散气体浓度越小。
但由于烟气扩散的复杂性，在实际情况中，地形起伏、障碍物分布、大气温度层结以及周围环境的风速，温度随高度的变化，都对其扩散有影响。
因此本文
模型还有待完善。