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大空间建筑水喷淋与烟气层相互作用的数值模拟
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【暖通空调毕业论文】摘要：大空间建筑水喷淋与烟气层之间的相互作用问题是目前消防领域关注的研究课题。本文采用PHOENICS软件，通过数值模拟研究了大空间建筑水喷淋与烟气层的相互作用。未考虑燃烧过程以及喷淋对燃烧的影响。采用紊流k－ε双方程模型模拟烟气的运动，用Lagrangian方法模拟热烟气与喷淋水之间相互作用的动能和换热。用具有不同初始速度和直径的液滴来模拟喷淋水。探讨了喷淋流量、喷射角、水滴直径对烟气层的影响。
关键词：大空间建筑 水喷淋 数值模拟 烟气流动
1 引言
近年来我国的许多重大、特大火灾均与某种形式的大空间建筑有关，在国外大空间建筑火灾也很突出。因此研究大空间建筑的火灾特性并提供相应的防治与控制技术，已是火灾防治的一个重要课题。在火灾死亡人数中，大多数都是由于烟及毒气体被人吸入后窒息而死，有关大空间建筑烟气流动与烟气控制的研究成为建筑消防领域的热门课题。建筑的烟气控制系统与其它火灾防护系统是一个整体，防护系统与火灾的相互作用使得火灾过程和环境变得极为复杂，尤其是水喷淋对烟气流动的影响引起研究者的关注。
大多大空间建筑安装有自动喷水灭火系统以控制火势。目前有关自动喷水灭火系统对烟气控制系统的影响，有两种观点：其一认为水喷淋的作用使烟气冷却、浮力减小，烟的上升变得困难，不利于排烟系统排烟；另一种观点则认为，水喷淋装置减少了产烟量，有利于排烟系统排烟。对于大空间建筑而言，其火灾特性不同于普通建筑，火灾烟气温度较低，有关大空间建筑中这种“冷烟”与水喷淋之间的相互作用问题的专题研究，引起了消防界专家和研究者的广泛关注。目前，ASHRAE将此项研究工作作为重点研究项目之一[1]。
本文采用数值模拟方法研究大空间建筑水喷淋对烟气层的影响。
2 数学模型
2.1 烟气运动模型
不考虑燃烧过程，将着火区域处理为体积热源，用K-ε双方程模型模拟中庭火灾烟气流动。控制方程包括连续性方程、动量方程、能量方程、紊流动能方程和紊流动能耗散率方程[2]。
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