高層建筑豎井內(nèi)煙氣流動(dòng)特征及控制研究.pdf

1、近年來(lái),塔式高層建筑以其獨(dú)特的適應(yīng)性在高層建筑中占據(jù)著相當(dāng)?shù)谋壤?。本文主要以塔式高層建筑安全核區(qū)域的防排煙設(shè)計(jì)為背景,研究此類建筑中對(duì)人員疏散極為重要的豎向通道(豎井)中煙氣運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,建立煙囪效應(yīng)下的羽流發(fā)展模型,進(jìn)而探討塔式高層建筑安全核區(qū)域中有效的防排煙手段。
　　本論文首先依據(jù)相似原理建立小尺寸豎井實(shí)驗(yàn)臺(tái),研究豎井頂部、底部溫度和前室補(bǔ)氣口流速隨火源與豎井中心線距離的變化規(guī)律。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱處理,建立了穩(wěn)態(tài)條

2、件下的豎井內(nèi)溫度、速度分布模型,并得到了開放和封閉豎井中煙氣運(yùn)動(dòng)的非滯止?fàn)顟B(tài)產(chǎn)生的臨界無(wú)量綱準(zhǔn)則數(shù)。研究結(jié)果表明,煙囪效應(yīng)的產(chǎn)生主要是由于豎井內(nèi)外壓差與煙氣自身浮力的聯(lián)合作用,在不同范圍內(nèi)兩者對(duì)豎井內(nèi)煙氣上升所發(fā)揮的作用不同:在火源距離豎井中心線較近區(qū)域(l/L<0.825),豎井內(nèi)外壓差起主要作用;在火源距離豎井中心線較遠(yuǎn)區(qū)域(l/L>0.825),煙氣的自身浮力起主要作用。
　　利用USTC/PolyU大空間實(shí)驗(yàn)廳內(nèi)的小尺寸和

3、全尺寸豎井實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合理論分析,建立了一種描述豎井中羽流發(fā)展特點(diǎn)的簡(jiǎn)單模型,得到了羽流上升無(wú)量綱時(shí)間和豎井無(wú)量綱高度之間的定量關(guān)系式。此關(guān)系式顯示,在相同火源、相同豎井尺寸條件下,開放豎井和封閉豎井中的煙氣層上升無(wú)量綱時(shí)間分別和無(wú)量綱高度的1.03次方、1.50次方成正比,與火源熱釋放速率的1/3次方成反比。由于煙囪效應(yīng)的作用,開放豎井中的煙氣層上升速度最快,非受限空間次之,封閉豎井內(nèi)最慢。
　　發(fā)展了一種理想火災(zāi)情況下