摘要：本次研究主要是借助火灾模拟软件来模拟火灾发生时候国防工程中不同走廊出口的垂直方向和水平方向的烟气分布的规律，在对研究结果进行分析的基础上，研究真正发生火灾时被困建筑物中人的逃生策略。
关键词：国防工程；火灾；烟气成分；分布规律
前言
对于我国的军事工业来说，国防工程有着十分钟重要的意义。由于国防工程普遍拥有较长的工程轴线，同时具有较强的密闭性，在发生火灾的时候，具有难以发现，火势蔓延迅速的特点。调查研究也表明，火灾中人的死亡大部分是由烟气灼伤呼吸道而导致的，所以研究国防工程中发生火灾时的烟气分布规律，提升人的逃生几率很有必要，下面进行详细的分析。
1利用火灾模拟软件模拟国防工程火灾现场的情况
美国国家标准与技术研究院曾经研发了一款能够模拟发生火灾时火灾现场情况的软件FDS，这款软件能够对于在国防工程中发生火灾时现场的烟雾浓度、烟气的流动速度以及在不同时间段现场其他方面参数的变化情况进行模拟[1]。该软件模拟的火灾现场的各项参数具有非常高的可信度，且很多国外相关领域的专家学者也已经认可了这款软件，因此，在本次研究中，我们模拟国防工程中发生火灾时现场的情况主要使用的就是这款软件。
2在模拟的基础上建立国防工程火灾模型
2.1建立国防过程火灾物理模型
在国防工程的设计工作中，划分防火分区是一项十分重要的工作，多数情况下，国防工程都是由一条长长的走廊贯穿两侧的房间，本次研究就使用FDS软件模拟发生火灾时现场的情况，对工程中不同位置的走廊开口处的垂直方向和水平方向上的烟气成分分布情况进行模拟，对模拟的结果进行分析。
2.2建立国防工程火源模型
要想更好的对火灾现场的情况进行模拟，就必须先确定火源的位置以及火灾发展的相关方面的参数，火源设定的合理性越高，模拟结果的研究价值也就越高。现在国际上在对火灾现场的情况进行模拟的时候，多数情况下使用的都是t2型火源。本次设定着火的地点为走廊尽头位置的休息室，根据房间的实际功能对火灾现场的场景进行模拟，一般情况下，休息室都不会安装喷淋设备，因此我们可以将火源的热释放速率设定为6MW，将火源增长系数设定为0.1887。
2.3布置火灾烟气成分测试点
当位于走廊尽头的休息室着火之后，一般情况下人员会从走廊右侧方向逃生。由于一些国防工程的修建年代较早，受当时的技术水平限制，很多国防工程都没有安装排烟系统，我们以没有排烟系统的国防工程为模拟对象，研究单向走廊的国防过程和全封闭走廊的国防工程发生火灾时的烟气成分分布情况。在人员的逃生过程中，80%以上的死亡都是因为窒息以及吸入了有毒气体导致的[2]。本次研究主要研究火灾发生时现场氧气以及二氧化碳的浓度，将纵向原点设定在走廊出口的位置，分别在距离走廊出口5米、15米、25米、35米、45米的位置布置烟气浓度侧点树，主要用于测量现场的温度，一氧化碳、二氧化碳以及氧气的浓度，测点与地面的距离统一设置为0.5米，以此来研究烟气成分在水平方向上的分布规律。
2.4模拟现实火灾分区
在使用FDS模拟软件对火灾现场的情况进行模拟的过程中，一般情况下都是先将火灾现场划分成不同的区域，对不同区域的情况进行全尺寸的模拟。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在对火灾现场的情况进行模拟的过程中，火灾分区的划分是否合理将直接确定最后模拟参数的准确性。根据多数情况下国防工程中火灾现场的情况，我们可以暂时将火源的强度设定为6MW。
2.5确定结果的条件
一般情况下的火灾现场的火势蔓延、可燃物燃烧、烟气的扩散等过程都是非稳态的过程，我们在使用FDS模拟软件在对火灾现场的各项参数进行求解的过程中，一个十分重要的条件就是必须要有流畅的初始参数。现有的国防工程中，出口都比较少，因此在火势最开始蔓延的时候，我们可以假设流场的状态为静止的，现场的温度为20℃，火灾现场的气压为1个标准大气压。现场人员在向国防工程外部逃生的过程中，假设当时的烟气情况为最不利于现场人员逃生的情况，除了火源点所处的房间的房门是开启的之外，其他房间的房门均设定为关闭的状态。国防工程主要为钢筋混凝土结构，假设烟气无法从墙壁表面渗透到外部。
3模拟结果分析
3.1垂直方向上烟气成分的分布规律
在单向型走廊中，二氧化碳在分布上主要呈现出以下规律，火灾现场高处的二氧化碳的浓度变化速度要高于低处的二氧化碳浓度的变化速度，随着火势的蔓延，走廊中的高处和低处的二氧化碳浓度会形成两个分层，高处的二氧化碳浓度要远高于低处的二氧化碳的浓度。而氧气的分布变化规律则正好和二氧化碳的分布情况相反，随着高度的升高，氧气的浓度会逐渐降低，也就是说，越贴近地面的位置，氧气的浓度也就越高。
而在全封闭型的走廊中，依然是最高的测点开始检测到二氧化碳浓度的变化，测点的位置越低，二氧化碳浓度的变化速率越慢，但是，测点的位置距离火源的位置越远，两者之间的时间差也越短[3]。和单向型走廊的二氧化碳浓度分布规律不同，全封闭型走廊的高处和低处的二氧化碳的浓度并没有明显的不同，随着火势的蔓延，两者的浓度将会趋于一致。而从氧气浓度的变化情况来看，依然是高处的测点最开始检测到氧气浓度的变化，距离火源的位置越近，高处和低处氧气浓度变化的时间差越长，初始阶段，走廊上层的氧气浓度要高于下层的氧气浓度，而随着时间的推移，走廊上层的氧气浓度会逐渐降低，随着温度的升高，上下层的氧气浓度会趋于相等。
3.2水平方向上烟气成分的分布规律
在单向型走廊中，二氧化碳的浓度在分布上主要呈现出以下特点：测点的位置越低，水平方向的二氧化碳浓度也越低，越不具有危害性；在单向型走廊的高处，距离火源越远，二氧化碳的浓度越低，单向型走廊的末端，二氧化碳的浓度也是整条走廊中最低的；但是距离火源越远的位置，随着的高度的降低，火源位置和走廊末端位置的二氧化碳浓度越趋于一致。而从氧气浓度的分布情况来看，在纵向正方向，在距离地面较远的位置，氧气的浓度会逐渐升高，但是在距离地面越近的位置氧气的浓度则会逐渐呈现出下降的趋势。
而在全封闭型的走廊中，二氧化碳的分布在浓度上主要呈现出以下的趋势，在火源燃烧的初始阶段，二氧化碳的浓度分布规律与单向性走廊相似，但是火源燃烧的时间越长，下层的二氧化碳浓度会逐渐升高，上层的二氧化碳的浓度会逐渐降低，距离火源越远的位置，二氧化碳的浓度会越高。而氧气的分布则主要呈现出以下规律，整体来讲，随着时间的推移，全封闭型走廊的二氧化碳的浓度会越来越低，初期，靠近火源的位置的氧气浓度会低于距离火源较远的位置的氧气浓度，但是到达一个峰值之后，火源位置的氧气浓度会逐渐高于较远位置的氧气浓度。
结语
综上所述，相对于普通建筑物，国防工程的结构有其特殊性，研究国防工程火灾中的烟气成分分布规律能够更好的帮助工作人员逃生，尽可能地减少国家的经济损失，确保社会的安定，同时推动社会的快速发展与不断的进步。
参考文献:
[1]余南田,茅靳丰,毛维,邓忠凯,向健宇.国防工程火灾烟气成分分布规律研究[J].安全与环境工程,2018,25(06):158-166.
[2]茅靳丰,邢哲理,黄玉良,周进,毛维.防护工程火灾烟气分布特性模型实验[J].解放军理工大学学报(自然科学版),2015,16(01):49-55.
[3]茅靳丰,邢哲理,黄玉良,周进,毛维,翁杰.防护工程密闭空间火灾热分配试验研究[J].中国安全科学学报,2014,24(05):44-50.
论文作者:马鹤
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/27
标签：浓度论文; 火灾论文; 火源论文; 国防论文; 烟气论文; 走廊论文; 氧气论文; 《防护工程》2019年第6期论文;