高层建筑中电梯活塞运动对竖井内烟气运动影响的研究

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高层建筑因其层数多、高度大、人员集中等特点，一旦发生火灾，烟气扩散快、疏散路径长等问题导致传统的楼梯疏散效率低，无法满足相关的疏散时间要求，极易造成严重的人员伤亡和经济损失。为解决这一问题，国内外学者开始关注消防电梯在火灾条件下的可利用性。电梯疏散的安全性与设备情况、烟气运动情况等密切相关，由于电梯运动会扰动竖井内的烟气运动，本文主要研究分析了不同工况下电梯竖井内的烟气运动规律。本文采用Gambit建模、划分网格以及设定边界类型，采用FLUENT软件模拟计算，动网格技术模拟电梯轿厢的运动过程。通过改变电梯运动方向、运动速度、火源功率以及轿厢占井道比来模拟不同的工况，分类对比了不同因素对烟气运动的影响趋势：自然排烟状态下，当火源位于一层时，模拟电梯轿厢静止、上行和下行三种工况，发现轿厢运动对竖井内烟气运动有明显的影响，且电梯上行与下行对烟气运动的作用相反，电梯上行不利于烟气蔓延的抑制，而下行则有利于抑制烟气蔓延。由此，针对不同运动方向分别选取了2.5 m/s、3.0 m/s和3.5 m/s三种轿厢运行速度来研究运动速度对烟气运动的影响，发现相同时间内三种速度中，电梯上行速度为2.5m/s时烟气蔓延最慢；电梯下行速度为3.5m/s时烟气蔓延最慢。自然排烟状态下，当火源位于一层、电梯上行时，模拟火源功率为1MW、5MW和10MW三种工况，发现火源功率直接影响建筑内气体的传播和扩散速度，随着火源功率的增大，高于设限浓度的烟气可以到达的竖井高度明显增加。电梯运动结束时，火源功率为1MW工况下，整个竖井内的烟气浓度均未达到设限值；火源功率为5MW工况下，超限浓度的烟气已经运动至7、8层之间；火源功率为10MW工况下，超限浓度的烟气已经运动至16、17层之间。自然排烟状态下，当火源位于一层、电梯上行时，模拟轿厢占井道比46.2%、49.8%和51.2%三种工况，发现轿厢占井道比增大会加速烟气的运动，竖井内的压力与速度值波动变大，中性面位置明显降低。因此，三种工况中轿厢占井道比取值为46.2%时更利于抑制火灾烟气向竖井内的扩散。这一参数的确定将对实际工程中的电梯选型提供理论参考，从而保障火灾条件下利用消防电梯疏散的安全性。

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作者
陈茜;
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作者单位

西南交通大学;

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授予单位西南交通大学;
学科安全工程
授予学位硕士
导师姓名陈俊敏;
年度 2018
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TH1;TG6;
关键词
高层建筑; 电梯; 活塞运动; 井内; 烟气;

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