古建筑火灾数值模拟浅析
2021-02-24帅建强十堰市丹江口市消防救援大队
消防界(电子版) 2021年22期
■ 帅建强 十堰市丹江口市消防救援大队
古建筑是指古人遗留下来的距今有较长历史年代且具有历史价值的寺院、庙宇、宫殿、楼阁、古塔、宅院等建筑物。多为木结构,存在耐火等级低、火灾荷载大、扑救困难等特点。本文利用计算机场模拟软件FDS 对古建筑进行模拟分析,对古建筑内火灾温度、热流量变化及烟气流动规律进行研究。
一、火灾场模拟计算方法
火灾场模拟的基本原理是将模拟空间划分成许多微元控制体,以微元控制体为基本单元,假设在同一时刻内每个微元控制体内各种物理量(温度、压力、速度、密度等)的值是相同的。每个控制单元内,根据质量守恒、动量守恒、能量守恒和化学反应定律建立描述火灾过程的控制方程组。为了能够从整体上求解火灾过程,必须建立火灾各主要分过程的理论模型,如受浮力影响的湍流模型、湍流燃烧模型、辐射换热模型和炭黑模型等,从而使场模拟的方程组封闭。最后计算出不同时刻每个微元控制体内各种物理的值。FDS 由NIST 定期发布,由于其功能强大,模拟结果可靠性以及获取方便,目前已被越来越多的业内人士认可并采用。
二、模拟场景设计
本文选取某县一古建筑塔为研究对象。该塔为木结构建筑,其中二层层高8.84m,内外两槽立柱为承重结构,内槽立柱5 根,外槽立柱24 根,以木板及木质门窗为围护结构,底部为木质甲板,顶部有大量的木质梁枋结构,发生火灾的可能性最大,并且除了首层以外,二层承担着以上各层的重量。……
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