第23章 火灾情景模拟(超级版本)
23.8分析结果

23.8.1 概论

模拟可以产生大量的结果。但在很多情况下,温度和气体会按照预期产生并且模拟会显示其范围以及热量和气体不同时间通过井下时的浓度,有时大型火灾会对主要风路产生影响,尤其是在坡道风路如斜坡或井筒。

风速也会受到温度或通过火灾的空气产生气体的影响。由于增加热量和膨胀气体火灾会使空气体积膨胀最终导致下风向风量增加引起额外的从火灾顺风流方向摩擦阻力压力损失。这将减慢风流通过火区,引起阻流效应,可以联合热量与气体的混合进一步减少风流。

图23-1 图表显示由于复杂反向及循环风引起的一氧化碳的形成

23.8.2 风流反向

另外如果火灾出现在斜坡风路,低密度空气的浮力会产生与正常风流反向的自然风压,最终减慢甚至将风流反向。风流反向将作为‘负值’风流显示在图表中,反向时间点可以通过查找零风流通过的坐标轴确定。

23.8.3 阻流和改变风流

要知道这是很有意义的如果火灾在风流反向前消耗了所有的氧气,那么很明显就会受到缺氧的限制,热量输出减少,同时自然风压浮力使风流反向的潜力也减小。

即使风流暂时被反向,低氧量的反向风流也不会产生更多的热量促使风流继续反向,风流可能在正常风流和反向风流状况下向前或向后。

很多情况下,火灾获得充足的氧气风流到大量的阻流风流很快就会达到平衡,但并不足于提供更多的反向风流热量。多余热量会迅速被风路围岩吸收,这将促使阻流平衡条件更进一步。

风流阻流情况下,这是一种潜在的复杂的不稳定情景,矿井风流可能反向也可能不反向。它取决于复杂的三维火灾类型只能使用流体动态(CFD)类型分析计算。

例如,产生零风网风流的火灾在VentFIRE中将被很快认定为缺氧阻流。在现实中是可以建立双向流动的富燃料缺氧的热空气会沿或者附近顶部朝离开火灾方向单向流动,而富氧新鲜风流继续沿底板按照另外的方向朝火灾流去。

这种情况已经超出了当前VentFIRE的能力范围,但要在VentFIRE中测试这种情况用户可以在事件中改变‘氧气’设置,这将阻止在事件中火灾因缺氧而阻流。

另外一种较少使用的极端选择是在事件中按照阻流点以下通过‘设置-动态模拟’设置一个连续的热源(一般按照最大燃烧率的50%)调节‘剩余热量’。

最后,也可以在火灾模拟过程中进一步设定(再次点击‘设置-动态模拟’)减少空气模拟更新的频率以使空气在发生变化前能够流过一个特定的距离(风流动量)。

23.8.4 在Ventsim中滚退模拟

默认设置中,Ventsim不考虑滚退。滚退是指由于自然风压浮力影响导致热和气味沿风流顶部距离火源的反方向回退一定距离。回退的距离高度变化随着火势的强弱、风路的坡度、风流反方向风速的变化而变化。

Ventsim4提供了一个滚退路径生成工具,该工具可用于修改风路热驱动滚退至距离火源限定距离内。只推荐在特别需要设置滚退模拟时使用,因为这会显著降低模拟的速度。

如果滚退气体能够驱动基础风流反向并能携带气体到达距离火源逆风流的某个节点滚退模拟就十分重要。

如创建滚退路径,用户首先要选择可能出现滚退的风路路径。通常不超过火灾点任一侧方向50米。

一旦选择,选取“回滚创建工具”。该工具将所选风路分成上部和下部风路并允许热烟流和气流在垂直路径方向相联通。下列风路自动按照全部风路近似阻力修改,并且热传递路径修改为只有表面接触岩石可以传热。

图23-2 滚退构建应用于火灾的上游或下游

运行火灾模拟。如要实现滚退,热和气体的分配将会观察到沿风流的顶部反方向。

图23-3 滚退构建应用于火灾的上游或下游

由于使用滚退创建工具的短路径,最好的动态模拟时间间隔效果是将系统默认的1秒设置为小于该值的更短的时间间隔(如0.25秒)。然而这也将产生更长的模拟时间。

23.8.5 清除滚退模拟

滚退模拟创建完成后,推荐将创建的滚退从原模型或风路清除。清除滚退创建功能在滚退选项主菜单的下方可以执行清除功能。