消防工程師技術(shù)實(shí)務(wù)備考：煙氣流動(dòng)計(jì)算區(qū)域模型

2021年一級(jí)消防工程師考試時(shí)間在11月6、7日，考試已進(jìn)入最后的備考階段，希賽網(wǎng)消防工程師頻道為各位考生準(zhǔn)備了消防工程師《消防安全技術(shù)實(shí)務(wù)》知識(shí)點(diǎn)，以幫助大家更好的備考，詳情如下：

煙氣流動(dòng)計(jì)算區(qū)域模型：

20世紀(jì)70年代，美國(guó)哈佛大學(xué)的Emmons教授提出了區(qū)域模擬思想：把所研究的受限空間劃分為不同的區(qū)域，并假設(shè)每個(gè)區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)參數(shù)是均勻一致的，而質(zhì)量、能量的交換只發(fā)生在區(qū)域與區(qū)域之間、區(qū)域與邊界之間以及它們與火源之間。從這一思想出發(fā)，根據(jù)質(zhì)量、能量守恒原理可以推導(dǎo)出一組常微分方程;而區(qū)域、邊界及火源之間的質(zhì)量、能量交換則是通過(guò)方程中所出現(xiàn)的各源項(xiàng)體現(xiàn)出來(lái)。區(qū)域模型一般還有如下的假設(shè)：

①各個(gè)控制體內(nèi)的氣體被認(rèn)為是理想氣體，并且氣體的相對(duì)分子質(zhì)量與比熱視為常數(shù);

②受限空間內(nèi)部壓力均勻分布;

③不同控制體之間的質(zhì)量交換主要由羽流傳遞作用與出口處卷吸作用造成;

④能量傳遞除部分由質(zhì)量交換造成外，還包括輻射與導(dǎo)熱;

⑤受限空間內(nèi)部物質(zhì)的質(zhì)量與熱容相對(duì)墻壁、頂棚與地板可以忽略;

⑥忽略煙氣運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，認(rèn)為一切運(yùn)動(dòng)過(guò)程在瞬間完成;

⑦忽略壁面對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的摩擦阻礙作用。

區(qū)域模型通常把房間分為兩個(gè)控制體，如圖5-4-11所示，即上部熱煙氣層與下部冷空氣層。人們普遍認(rèn)為區(qū)域模型模擬給出的近似與相當(dāng)接近。區(qū)域模擬是一種半物理模擬，在一定程度上兼顧了計(jì)算機(jī)模擬的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，在消防工程界具有廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用區(qū)域模型既可以在一定程度上了解火災(zāi)的成長(zhǎng)過(guò)程，也可以分析火災(zāi)煙氣的擴(kuò)散過(guò)程。目前，區(qū)域模型在建筑室內(nèi)火災(zāi)的計(jì)算機(jī)模擬中具有重要地位。如果無(wú)需了解各種物理量在空間上的詳細(xì)分布以及隨時(shí)間的演化過(guò)程，模型中的假設(shè)十分趨近于火災(zāi)過(guò)程的實(shí)際情況，可以滿足工程需要。但是區(qū)域模擬忽略了區(qū)域內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，不能反映湍流等輸運(yùn)過(guò)程以及流場(chǎng)參數(shù)的變化，只抓住了火災(zāi)的宏觀特征，因而其近似結(jié)果也是較粗糙的。

目前，世界各國(guó)的研究者建立了許多室內(nèi)火災(zāi)區(qū)域模擬的模型，以CFAST、ASET、BR12、CCFM-VENTS、CFIRE-X、COMPBRN、HAVARD MARD4以及中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的FAC3等為典型代表。常用的區(qū)域模型有ASET和ASET-B、HARVARD-V和FIRST、CFAST和HAZARD 1模型。