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原文传递公交车火灾特性的数值模拟研究

论文题名：	公交车火灾特性的数值模拟研究
关键词：	公交车;火灾特性;数值模拟;两步反应;不良通风
摘要：	公交车火灾造成的损失和伤亡很大，尤其密闭性空调公交车，火灾特性研究的重要性不言而喻。目前，对于此类火灾的分析方法水平比较低，火调人员对于此类火灾特性的认识水平不足，使得火灾调查结论的准确性得不到保证。针对公交车火灾，如何能够采用数值模拟方法展开此类火灾的特性分析，提高火灾调查的准确性，为这类特殊火灾提出了新的问题。　　为改善不良通风火灾数值重构中对CO和温度等数掘的预测误差，本文采用两步反应机理的扩展混合分数燃烧模型，将两步反应机理与单步反应机理进行理论分析，编译FDS源程序。为验证其适用性，用ISO9705腔室缩小比例模型进行数值模拟验证，分析两种机理对CO和CO2尘成的影响以及造成的误差，同时对内部烟气流温度数据进行层次化分析，与NIST的实验结果进行对比。结果表明，两步反应机理能够更好的适合不良通风类火灾，对于提高预测CO尘成率精度有较大改善，同时降低了内部温度的预测误差，提高其预测精度。　　随后本文将经过初步验证的两步反应模型应用到普遍公交车缩小比例尺寸简化模型，对简化模型的燃烧特性进行分析研究。本文第3章对受外界风速、火源功率和开口状况影响的简化模型进行数值模拟研究，分析在不同因素影响下内部烟气流温度和速度等数据的变化，总结趋势归纳规律。结果表明，依据危险性不同，该简化模型在长度上分成三区域，分别占总长度的25％、58％和17％左右。同时辨明前后门开口时不同的最危险区，并且得到各自的临界火源功率值。火源功率相对低于100 kW时得到内部温度和速度随外界风速变化的近似线性关系式，同时还得到前门区最高速度与外界风速变化的关系式，都可以为此类火灾调查提供参考性指导。　　本文第4章以实际发生的某封闭空调公交车火灾事故作为研究对象，借助第2章验证的燃烧模型，结合第3章得到的规律结论，分析导致现场死伤人员的可能性。采用数值模拟手段，对火灾过程进行重构调查，得到若干科学性数据。分析和研究重构场景中关键监测点、检测面的温度、能见度和气体组分浓度等数据，并对人体失能剂量分数FID指数进行研究，将结果与火调专家以及现场目击证人证词对比，证明数值重构能够很好的重现火灾过程。同时，对于相关人员提出公交车改良方案进行验证分析，证明其可行性有效性。数值重构能够完善公交车火调结论，对于预防火灾和改善扑救方案以及制定相关法律能够提供指导。
作者：	毕昆
专业：	安全技术及工程
导师：	邱榕
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国科学技术大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文