纵向风对通道火灾烟气竖向分层特性的影响

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1、第16卷第3期燃烧科学与技术Vol.16No.32010年6月JournalofCombustionScienceandTechnologyJun.2010▋纵向风对通道火灾烟气竖向分层特性的影响阳东，胡隆华，霍然，蒋亚强，刘帅，祝实(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，合肥230026)摘要：研究了纵向风对通道火灾热分层和烟颗粒分层特性的影响．纵向风可能使通道内的分层流出现Kelvin-Helmholtz流动不稳定性，并导致烟颗粒向下部空间扩散；当纵向风较大时，烟气层的热分层稳定性被破坏，导致烟颗粒与冷空气出现强烈掺

2、混，烟颗粒层显著变厚．通道火灾的热分层和烟颗粒分层特性与Froude数或Richardson数关联紧密．实验初步得到了出现Kelvin-Helmholtz流动不稳定和热分层不稳定的临界条件．关键词：火灾；通道；纵向风；烟气层；Froude数；激光片光源中图分类号：X932文献标志码：A文章编号：1006-8740(2010)03-0252-05EffectsofLongitudinalAirFlowonSmokeStratificationinChannelFireYANGDong，HULong-hua，HUORan，JI

3、ANGYa-qiang，LIUShuai，ZHUShi(StateKeyLaboratoryofFireScience，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，China)Abstract：Thispaperexperimentallyinvestigatedtheeffectsoflongitudinalairflowonthecharacteristicsoftempera-turestratificationandsmokedensitystratifi

4、cationinchannelfires.LongitudinalairflowcouldcauseKelvin-Helmholtzinstabilitiesofstratifiedflows.Arelativelylargerlongitudinalairvelocityresultedinunstablestratification,thusleadingtoastrongmixingbetweensmokelayerandthefreshairandasignificantlythickenedsmokelayer.

5、Fur-therstudiesrevealedthattemperaturestratificationandsmokedensitystratificationweredependentuponFroudenum-berandRichardsonnumber.Criticalconditionsforinstabilityoffire-inducedstratifiedflowswereobtained.Keywords：fire；channel；longitudinalairflow；smokelayer；Froude

6、number；lasersheet[6]通道建筑具有与一般建筑不同的特点，其长高比制，通常采用Richardson数或Froude数作为表征[5]相对较大，烟气在纵向上的蔓延过程强于在竖直方向均匀分层流维持稳定性的判据．Newman研究了通上的填充过程；另一方面，通道建筑特别是隧道通常风作用下的通道火灾烟气层，其最大Fr数超过10，[1-2][8]2采用纵向排烟，纵向风起到排烟作用的同时，也加Delichatsios研究了t火产生的顶棚射流，其最大Fr强了烟气层与下层冷空气之间的剪切．数可能超过3，均超过了均匀分层流维持流

7、动稳定性[6-7]无纵向风时，通道内的烟气具有较好的层化结的临界值．但值得注意的是，均匀分层流仅在剪切[3]构，烟气层与下部冷空气之间的界面清晰，与冷空层内存在密度梯度，分层内部的参数是均匀的，而火[4]气之间的质量交换较小．通道内热烟气与冷空气的灾烟气层内本身存在温度梯度，因此可能具有和均匀[5]流动属于分层流动的一种，流体力学对于均匀分层分层流不同的不稳定机制及临界判据．由于火灾时流的研究表明，分层流中速度剪切的加大会加剧两层人员往往经过通道向安全区域疏散，烟气层的竖向分[6-7]之间的卷吸和掺混，并造成不同类型的不稳

8、定机层特性值得关注．目前，国内外学者对于通道火灾烟收稿日期：2009-06-30．基金项目：国家自然科学基金资助项目(50706050).作者简介：阳东（1982—），男，博士研究生，yangd@mail．ustc．edu．cn．通讯作者：胡隆华，hlh@ustc．edu．cn．2010年6月阳东等：纵