消防工程師技術(shù)實務(wù)備考：煙氣流動計算區(qū)域模型

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

煙氣流動計算區(qū)域模型：

20世紀70年代，美國哈佛大學(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、能量交換則是通過方程中所出現(xiàn)的各源項體現(xiàn)出來。區(qū)域模型一般還有如下的假設(shè)：

①各個控制體內(nèi)的氣體被認為是理想氣體，并且氣體的相對分子質(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)量與熱容相對墻壁、頂棚與地板可以忽略;

⑥忽略煙氣運動的時間，認為一切運動過程在瞬間完成;

⑦忽略壁面對流體運動的摩擦阻礙作用。

區(qū)域模型通常把房間分為兩個控制體，如圖5-4-11所示，即上部熱煙氣層與下部冷空氣層。人們普遍認為區(qū)域模型模擬給出的近似與相當接近。區(qū)域模擬是一種半物理模擬，在一定程度上兼顧了計算機模擬的可靠性和經(jīng)濟性，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)的成長過程，也可以分析火災(zāi)煙氣的擴散過程。目前，區(qū)域模型在建筑室內(nèi)火災(zāi)的計算機模擬中具有重要地位。如果無需了解各種物理量在空間上的詳細分布以及隨時間的演化過程，模型中的假設(shè)十分趨近于火災(zāi)過程的實際情況，可以滿足工程需要。但是區(qū)域模擬忽略了區(qū)域內(nèi)部的運動過程，不能反映湍流等輸運過程以及流場參數(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。