一种建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法，包括分析大空间的几何空间形式，确定对应的建筑大空间类别，所述类别包括扁平型大空间及高型大空间；依据不同大空间的建筑功能，结合相关防火设计规范或采用场地火灾试验的方法来确立空间内的火源功率数值；根据不同的建筑大空间类别，进行测定大空间的温度并计算确定相应的温度梯度；根据得到的大空间温度和火源功率数值，计算确定火源的热浮力通量；结合得到的已知环境条件，计算确定烟气的速度、温升、运动半径等物理参数的空间分布特性及幅值，用于大空间火灾的早期探测和排烟设计。烟设计。烟设计。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法及装置


[0001]本专利技术涉及火灾科学及消防安全领域，特别是一种建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，人们生产生活所需的场所空间也越来大，如商场中庭、生产车间、地下停车场等建筑大空间越来越多，但随之而来的火灾隐患也持续增加。考虑到该类建筑空间三维尺度较大的特点，故在此类空间中火源被引燃后烟羽流的运动规律也与一般的常规建筑空间有些差异。并且此种建筑空间内的人员较为密集，财物储存较多，那么火灾发生后如果不能及时探测并采取措施，极有可能引起重大的人员伤亡或财产损失。
[0003]现有研究中针对火灾烟气运动特性与烟气控制的研究多针对标准尺寸的房间以及顶棚射流所产生的烟气层，针对大空间火灾的烟气运动模型研究较少，尤其缺乏机理分析以及适应性广的模型。本专利根据理论推导与分析提出具有普适性的烟气运动模型，从而改善大空间火灾的早期探测和排烟的设计，大大提高了建筑大空间面对火灾的应急能力。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有的针对火灾烟气运动特性与烟气控制的研究中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术所要解决的问题在于如何针对大空间火灾的烟气运动提出一种适应性广的模型。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供了一种建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法，其包括，
[0009]分析大空间的几何空间形式，确定对应的建筑大空间类别，所述类别包括扁平型大空间及高型大空间；
[0010]依据不同大空间的建筑功能，结合相关防火设计规范或采用场地火灾试验的方法来确立空间内的火源功率数值；
[0011]根据不同的建筑大空间类别，进行测定大空间的温度并计算确定相应的温度梯度；
[0012]根据得到的大空间温度和火源功率数值，计算确定火源的热浮力通量；
[0013]结合得到的已知环境条件，计算确定烟气的速度、温升、运动半径等物理参数的空间分布特性及幅值，用于大空间火灾的早期探测和排烟设计。
[0014]作为本专利技术所述建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法的一种优选方案，其中：所述分析大空间的几何空间形式，确定对应的建筑大空间类别包括，
[0015]当空间的长或宽大于空间的高度的2倍时，其空间为扁平型大空间；
[0016]反之，则为高型大空间。
[0017]作为本专利技术所述建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法的一种优选方案，其中：所述根据不同的建筑大空间类别，进行测定大空间的温度并计算确定相应的温度梯度包括，
[0018]若空间为扁平大空间，则需测定大空间的室温。
[0019]作为本专利技术所述建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法的一种优选方案，其中：所述根据不同的建筑大空间类别，进行测定大空间的温度并计算确定相应的温度梯度还包括，
[0020]若空间为高型大空间，则需测定大空间的相应的温度梯度N：
[0021][0022]其中，T
H
、T0分别代表火灾发生前大空间的顶部和底部温度，H为空间高度，α为传热学中的体积膨胀系数。
[0023]作为本专利技术所述建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法的一种优选方案，其中：所述根据得到的大空间温度和火源功率数值，计算确定火源的热浮力通量采用的公式为：
[0024][0025]其中α为传热学中的体积膨胀系数，c
p
表示环境空气的常温比热容，ρ0表示靠近火灾荷载附近的环境密度，g表示重力加速度。
[0026]作为本专利技术所述建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法的一种优选方案，其中：所述结合得到的已知环境条件，计算确定烟气的速度、温升、运动半径等物理参数的空间分布特性及幅值包括，
[0027]对于扁平型大空间：
[0028][0029][0030][0031]v
Z
＝v
Zc
exp(
‑
(R/b
v
)2)
[0032]ΔT
Z
＝ΔT
Zc
exp(
‑
(R/b
T
)2)
[0033]其中，ΔT
Zc
为高度为Z时抽线处的羽流与周围环境的温差；b
v
和b
T
均为特征尺寸(可通过实验或者前人的数据直接求得)；v
Zc
为高度为Z时烟羽流断面抽线处的速度；V
Z
为烟
羽流的总体积；v
Z
为高度为Z处烟羽流速度，ΔT
Z
为高度为Z处烟羽流温度；R代表高度Z处的烟羽流延展半径。
[0034]作为本专利技术所述建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法的一种优选方案，其中：所述结合得到的已知环境条件，计算确定烟气的速度、温升、运动半径等物理参数的空间分布特性及幅值还包括，
[0035]对于高型大空间：
[0036][0037][0038][0039][0040]其中，β＝0.15为卷吸系数；v
Z
为高度为Z处烟羽流速度；Z对应烟气羽流高度，可反解出参数z；ΔT
Zc
为高度为Z时抽线处的羽流与周围环境的温差；R
Z
为烟气扩散半径；各个参数的小写代表各物理量的无量纲化表达。
[0041]第二方面，本专利技术实施例提供了一种建筑大空间烟气运动模型的简化计算系统，其包括：
[0042]空间分析模块，用于分析大空间的几何空间形式，确定对应的建筑大空间类别，所述类别包括扁平型大空间及高型大空间；
[0043]火源功率计算模块，用于依据不同大空间的建筑功能，结合相关防火设计规范或采用场地火灾试验的方法来确立空间内的火源功率数值；
[0044]温度计算模块，用于根据不同的建筑大空间类别，进行测定大空间的温度并计算确定相应的温度梯度；
[0045]热浮力通量计算模块，用于根据得到的大空间温度和火源功率数值，计算确定火源的热浮力通量；
[0046]空间分布计算模块，用于结合得到的已知环境条件，计算确定烟气的速度、温升、运动半径等物理参数的空间分布特性及幅值，用于大空间火灾的早期探测和排烟设计。
[0047]第三方面，本专利技术实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的任一步骤。
[0048]第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法，其特征在于：包括，分析大空间的几何空间形式，确定对应的建筑大空间类别，所述类别包括扁平型大空间及高型大空间；依据不同大空间的建筑功能，结合相关防火设计规范或采用场地火灾试验的方法来确立空间内的火源功率数值；根据不同的建筑大空间类别，进行测定大空间的温度并计算确定相应的温度梯度；根据得到的大空间温度和火源功率数值，计算确定火源的热浮力通量；结合得到的已知环境条件，计算确定烟气的速度、温升、运动半径等物理参数的空间分布特性及幅值，用于大空间火灾的早期探测和排烟设计。2.如权利要求1所述的建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法，其特征在于：所述分析大空间的几何空间形式，确定对应的建筑大空间类别包括，当空间的长或宽大于空间的高度的2倍时，其空间为扁平型大空间；反之，则为高型大空间。3.如权利要求2所述的建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法，其特征在于：所述根据不同的建筑大空间类别，进行测定大空间的温度并计算确定相应的温度梯度包括，若空间为扁平大空间，则需测定大空间的室温。4.如权利要求3所述的建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法，其特征在于：所述根据不同的建筑大空间类别，进行测定大空间的温度并计算确定相应的温度梯度还包括，若空间为高型大空间，则需测定大空间的相应的温度梯度N：其中，T
H
、T0分别代表火灾发生前大空间的顶部和底部温度，H为空间高度，α为传热学中的体积膨胀系数。5.如权利要求4所述的建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法，其特征在于：所述根据得到的大空间温度和火源功率数值，计算确定火源的热浮力通量采用的公式为：其中α为传热学中的体积膨胀系数，c
p
表示环境空气的常温比热容，ρ0表示靠近火灾荷载附近的环境密度，g表示重力加速度。6.如权利要求5所述的建筑大空间烟气运动模型的简化计算方法，其特征在于：所述结合得到的已知环境条件，计算确定烟气的速度、温升、运动半径等物理参数的空间分布特性及幅值包括，对于扁平型大空间：对于扁平型大空间：
v
Z
＝v
Zc
exp(
‑
(R/b
v
)2)ΔT
z
＝ΔT
Zc
exp(
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子一，陈素文，江黎明，黄阳，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：