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(19) 140 以上是两个风口的情况，假设有m 个风口并联时，利用管路的平衡关系式可得出总风 量Q 和支管i 上风量Qi 的关系式： i i 1 j m j Q SQ ≤ ≤ S = Σ (20) 然后利用相同的方法求出排烟风机支路上的线性关系式： ( ) ( ) 2 i i n 1 2 n 1 n 1 n 1 j m j 1 j m j 2 i i 2 n 1 n 1 j m j 1 j m j 2 2 i i P S C S S Q C S Q P S S S C S S Q C S Q S S + + ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ =⎨⎩⎪⎧⎪⎢⎣⎡⎢ − ⎜⎝⎛⎜ ⎟⎠⎞⎟ + ⎥⎦⎤⎥ − ⎜⎝⎛⎜ ⎟⎠⎞⎟⎪⎬⎭⎪⎫ + −⎧⎨⎩⎪⎪⎡⎢⎢⎣ − ⎛⎜⎜⎝ ⎞⎟⎟⎠ + ⎤⎥⎥⎦ − ⎛⎜⎜⎝ ⎞⎟⎟⎠⎪⎪⎫⎬⎭ Σ Σ Σ Σ (21) 145 送风机支路上的线性关系式为： ( ) ( ) 2 i i n 1 2 n 1 n 1 n 1 j m j 1 j m j 2 i i 2 n 1 n 1 j m j 1 j m j 2 2 i i P C S S S Q C S Q P S S C S S S Q C S Q S S + + ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ =⎨⎩⎪⎧⎪⎢⎣⎡⎢ − ⎜⎝⎛⎜ ⎟⎠⎞⎟ − ⎥⎦⎤⎥ − ⎜⎝⎛⎜ ⎟⎠⎞⎟⎪⎬⎭⎪⎫ + −⎧⎨⎩⎪⎪⎡⎢⎢⎣ − ⎛⎜⎜⎝ ⎞⎟⎟⎠ − ⎤⎥⎥⎦ − ⎛⎜⎜⎝ ⎞⎟⎟⎠⎪⎪⎫⎬⎭ Σ Σ Σ Σ (22) 至此,多风机多风口情况下开口（枝）上的压差和体积流量关系式已经全部求出，通过 已知密度对体积流量和质量流量进行换算，既可得开口（枝）上的压差和质量流量的关系 式。如果节点总数为m（不包括室外空气节点），开口（枝）总数为n，则可得到质量平衡 150 方程式为m 个，压力平衡方程式为n－m 个，每个开口都可得出一个压差与流量的线性方 程，则有n 个压差与流量的线性方程，可以组成2n 个线性无关的代数方程组。开口两端压 差和开口流量组成的2n 个未知数个数刚好等于方程总数，联立求解后可得所有开口两端压 差和开口质量流量。 2 算例分析 155 算例为某综合教学楼建筑，该建筑为五层，取第一层进行模拟。建筑一层平面图如图2 所示。运用图论原理，根据网络模型方法，即可生成换气树，如图3 所示。计算时间步长 为5s，计算时间1200s，共240 步，各计算所用初始参数可见文献[10]。 图2 模拟建筑平面图 160 Fig.2 The plan of simulated construction 图3 建筑物网络换气树 Fig.3 Building air flow tree 根据建筑物165 的特点，分别在节点2、3、6、8、11、12 六处设置排烟口。考虑到排烟分 区的面积大小及其扬程，决定选取浙江上虞市育才风机厂制造的型号为HTFC（A）—Ⅰ— 18 的排烟风机，机型的具体参数如表1 所示。 表1 选取风机的参数 170 Tab.1 Parameters of selected ventilator 机号 NO. 转速 （r/min） 风量 （m3/h） 风压 （Pa） 功率 （kw） 噪声 dB（A） 6519 276 18 600 7648 266 2.2 66 8778 260 模拟场景发生火灾时，设23 号房间节点着火。假设火灾时火源热释放速率为 290kw/m2[11]，为非稳态火源，热释放速率以t2 火灾形式增长，火灾蔓延速度取中等水平， 火灾发展系数为0.0117kj/s3，则最大热释放速率为9200kw。先在自然排烟情况下进行模拟， 175 然后用负质量源的计算方法在机械排烟情况下进行模拟，最后应用修改过后的烟流性状软 件对建筑在机械排烟情况下进行模拟。在机械排烟情况下设节点6、8 的排烟口打开，其余 排烟口均关闭。从计算结果中可得到各个时刻的房间温度、烟气浓度、CO2 浓度、CO 浓度 和各节点间的质量流量等多种火灾参数。取节点5 数据进行分析，因为5 号节点为楼梯前 室，人员容易在此节点形成拥堵，所以此节点为安全疏散的关键节点。图4~5 分别为5 号 180 节点在三种模拟情况下的温度曲线和烟气浓度曲线。 图4 节点5 的温度对比曲线 Fig.4 Comparison of NO.5 node temperatures 185 图5 节点5 的烟气浓度对比曲线 Fig.5 Comparison of NO.5 node smoke concentration 从图4~5 中可以看出机械排烟对火灾的控制起到的效果非常明显，用改进后的软件计 190 算的结果和负质量源法计算的结果相比差别很小，可以看出对软件的改进是非常成功的。 在图中可以看出在相同条件下新算法模拟出的结果和负质量源法模拟出的结果对比时，在 新算法情况下机械排烟的效果较差，这是因为随着机械排烟的进行，室内的负压增高，导 致了排烟风机的效率随着排烟过程的进行而逐渐地减小，而负质量源法将单位时间的排风 量作为一个定值计算，不会出现这种问题，由此可见新算法更接近实际情况，可以得到更 195 精确的模拟结果。利用改进后的软件还可以在前期研究的基础上对模型进行火灾人员安全 疏散和最佳机械排烟量的进一步研究，这些研究将在今后进行。 3 结论 本文总结了近年来重庆大学对火灾烟流特性预测问题所进行的一系列研究，并从中发 现了问题。在前期研究的理论基础上，对发现的问题进行了深入研究，并取得了以下成果： 200 （1）修改了原软件采用的负质量源法，采用线性化方法，在装有风机的开口（枝）上 拟合出p=f(Q)计算式，然后进行网络模型的联立求解，从而得到了机械排烟条件下的新算 法。 （2）新算法克服了负质量源法需要事先设定排烟量且排烟量与压差无关的算法缺陷。 （3）新算法可以用来分析优选送、排风口的最佳布置位置和满足人员安全疏散条件的 205 送、排风量等问题。计算结果可由软件直接输出，可实现建筑物送、排风系统的性能化设 计。 [参考文献] (References) [1] 严治军.火灾建筑的室温预测法[J].重庆建筑大学学报,1996，18（3）:1 210 [2] 严治军.建筑物火灾烟气流动性状解析[J].重庆建筑大学学报,1995，17（2）:23 [3] 严治军.火灾建筑的热传导解析[J].重庆建筑大学学报,1997，19（5）:107 [4] 王厚华，罗嘉陵，罗庆，等.建筑物火灾烟气流动网络模型的线性化求解方法[J].暖通空调，2003，33（5）： 101 [5] 罗庆.建筑物火灾烟气流动性状实验研究及其预测软件的完善[D].重庆:重庆大学城市建设与环境工程学 215 院，2002 [6] 谢元一，王厚华.建筑物走廊型通道中火灾烟气流动特性的研究[J].中国安全科学学报，2006，16（1）:88 [7] 何晟.非稳态火源在火灾网络模型中的应用及其烟控系统性能化设计研究[D].重庆:重庆大学城市建设与 环境工程学院，2006 [8] 王厚华，郭丹，郭勇.建筑物人员疏散行动时间的预测研究[J].中国安全科学学报，2006，16（11）:54 220 [9] 王厚华，李慧，熊杰.多功能建筑火灾人员安全疏散模拟[J].同济大学学报：自然科学版，2010，38（8）:1141 [10] 李慧. 基于人员安全疏散的多节点排烟在火灾网络模型中的应用[D].重庆:重庆大学城市建设与环境工 程学院，2009 [11] Fang J. B, Breese J. N. Fire develop in residential basement rooms[R]. NBSIR, 2002 学术论文网Tag：代写论文 代写代发论文 代写职称论文 职称论文发表 |
