不同空气湿度条件下凹型超高层建筑窗口羽流火焰的数值模拟分析

王 宇,邢 佳,王子铭,佟 舟

(1.沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁 沈阳 110168；2.沈阳城市建设学院土木工程系，辽宁 沈阳 110167)

超高层建筑具有体量大,纵向超高等特点[1-3],若发生火灾,安全救援工作难度将大大提高。故对于超高层建筑外部火蔓延的特点需重点关注[4-10]。目前针对高层建筑火灾,国内外学者进行了大量研究,吴海燕等[11]对超高层建筑火灾危险性及防火设计进行了研究分析;A.S.Usmani等[12-14]对实际超高层建筑火灾的连续倒塌性能进行了分析;何勇军等[15]对超高层建筑内部火灾烟气流动做了相关研究,得出火源位置和温度分布关系以及拟合函数,并且竖井内的烟气运动和进气口以及侧向开口的状态、天井尺寸、火源位置功率等有关。

上述研究主要是针对超高层建筑安全疏散防火性能、结构抗火及影响内部火灾烟气流动因素,对于超高层建筑外部火蔓延进展情况鲜有研究,而研究室外空气湿度对超高层建筑外部火蔓延情况具有实际意义。基于此,笔者针对不同空气湿度条件下凹型超高层建筑窗口羽流火焰进行模拟研究,通过改变空气湿度,并引入危险温度350 ℃[17](外保温材料点燃温度)和540 ℃[18](火焰融合温度),研究不同工况下凹型超高层建筑窗口羽流火焰发生融合高度的影响以及窗口温度分布规律。研究表明连续纵向两窗口燃烧,空气湿度对火焰高度影响很小,但随着连续纵向窗口的增加,空气湿度对火焰融合高度影响越来越大。

1 数值模型

1.1 模型尺寸

计算模型为某一实际凹型超高层建筑,层高3 m,模拟火灾发生位置设置在第14层,火源在长宽为5.4 m×4.5 m的卧室内,窗口宽高为 2.4 m×1.8 m。……