建环科技创新立项表.doc

编号： 2012年学院大学生课外学术科技作品申报表 作品名称： 建筑防火安全调查与崇实楼中庭火灾烟气模拟分析 系部全称： 建筑工程学院 申报者姓名 （集体名称）： 火灾烟气模拟应用小组 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作类 学生工作处制 A2. 2012年华北科技学院大学生课外学术科技作品立项登记表（集体项目）说明：1.必须由申报者本人按要求填写；2. 系部推荐意见栏加盖公章视为对申报者情况的确认；3、论文（报告）类标明作品所属领域，科技制作类则标明作品分类。申报者情况等姓 名邓串串性别男班 级建环B-102作品全称建筑防火安全调查与崇实楼中庭火灾烟气模拟分析联系电项时间20124预完成时间2012.12所需经费3000合作者情况姓 名性别系部名称所在班级冯建洋男建筑工程学院建环B-102吴旭男建筑工程学院建环B-102苑亚男建筑工程学院建环B-102刘凯艳女建筑工程学院建环B-102指导导师及职称 朱鸿梅 讲师作品所属领域( C）A哲学 B经济 C社会 D法律 E教育 F管理作品分类( E） A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、环保等）系部推荐意见（部门盖章） 年 月 日学工处初审意见 （部门盖章） 年 月 日 项目内容简介1、研究背景及意义随着城市规模的不断发展， 在我国建筑节能外墙外保温领域,不断传来由于建筑保温材料及施工所引发的一起起严重火灾,从2009年2月9日北京的中央电视台新址大火到2010年上海“1115”特大高楼火灾夺走58人生命,2011年2月3日又传来“沈阳第一高楼”万鑫大厦的惊天大火。建筑的防火安全已经成了上至总理下至平民百姓的重大关切的问题。中庭是高层建筑内部在竖直方向上连续贯通数层的封顶大型空间。含有中庭的建筑多是大型公用建筑,如多层购物中心、豪华宾馆、高级行政大楼等。与普通建筑相比,中庭建筑具有火灾荷载大、人员密集、内部功能复杂等特点。由于其内部难于实现防火、防烟分隔,一旦发生火灾,火灾产生的高温有毒烟气可能迅速蔓延到与中庭相通的各个楼层,同时影响到众多甚至全部楼层。研究中庭火灾烟气流动,对中庭建筑消防安全设计具有重要意义。为此我们将运用CFD技术进行烟气流动模拟。我校崇实楼属于有中庭的小高层建筑，作为实验楼，内部各专业实验设备仪器种类繁多，存在多种火灾安全隐患，而且楼内师生人员较多，一旦发生火灾，如何建立快速的逃生预警机制迫在眉睫。2、研究内容本项目的研究内容有：（1）对我校崇实楼和致远楼中庭所有防火措施进行调查、分析；（2）用实验的方法模拟出火灾发生时周围的烟气流动现象；（3）应用CFD软件得出可视效果图，并进一步提出改善烟气流动的可行性方案。3、研究的思路、方法与手段（1）通过查阅文献、在网络上搜索相关信息等方式，调研CFD软件在建筑风环境的应用；（2）建立崇实楼或致远楼防火设备及周围设施的模型，通过合理的假设和实验得到完整的数学描述；（3）应用CFD软件进行模拟分析，得到烟气流动的模拟图；（4）进一步提出火灾时快速逃生的可行性方案。4、研究阶段划分（1）2012.42012.5 查阅相关文献，在网络上搜索相关资料；（2）2012.62012.8 进行相关模拟实验，建立数学模型；（3）2012.92012.10 应用CFD软件进行烟气流动模拟处理；（4）2012.112012.12 对模拟结果进行分析，提出火灾时快速逃生方案。5、预期成果（1）崇实楼火灾工况烟气流动模拟分析报告1份（2）提出火灾时快速逃生方案；（3）结题报告一份。专家组意见 （部门盖章） 年 月 日B、当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。1. 国外研究现状目前，已有不少于 13个国家（澳大利亚、芬兰、加拿大、法国、日本、英国、挪威、荷兰、新西兰、波兰、瑞典、西班牙和美国）开始积极地进行性能化防火规范设计的研究，并取得了一定成果。英国于上世纪八十年代出台了一部防火规范，在该新规范中规定“必须建造一座安全的建筑”，但没有明确规定出应如何实现这一目标，这是英国的第一部性能化消防设计的标准。新西兰在1991 年对本国的建筑监督立法体系中进行了彻底的整改，并于 1992 年颁布了新西兰建筑规范，这部具有性能化设计意义的新规范中保留了处方式设计方法的某些要求，并作为可接受的设计方法于1993年执行。1993-1998 年，新西兰继续开展有关于“消防安全性能评估方法研究”的相关工作，制定了性能化建筑消防安全设计的基本框架：其中主要包括防止火灾的发生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基础设施和通道要求五个部分。瑞典也于1994 年发布了本国新的建筑防火设计规范，其中主要是新增加了一些关于性能化消防设计的内容。同一时间，澳大利亚也颁布了新的性能化消防设计规范澳大利亚建筑设计规范（Building Code of Australia ，简称“BCA”） ，于 1997 年开始在全国内推行。日本的建筑基准法也于1998 年进行了修订，修订的主要任务是新增了关于性能化消防设计的内容，并于 2000 年开始实行，经过一段时间的试运行后于 2003年又对消防法进行了修改，于 2005 年施行。加拿大的建筑设计规范和防火设计规范于2001 年颁布，规范中要求不同建筑物的安全要求将以不同层次的安全目标表述。美国也于 2001 年发布国际建筑性能规范和国际防火性能规范等。 2.国内研究现状 在火灾安全工程学和性能化设计方法刚刚提出时，我国的一些火灾科研学者便给予密切的关注，他们一方面对火灾过程进行计算机模拟化研究，并在此基础上对火灾风险预先性分析及性能化设计方法进行了详细的介绍；另一方面则在黑暗中探索如何在我国良好的发展性能化设计方法及制订出相应的设计规范与标准。 1986 年，天津公安部消防科学研究所编写了有关“火灾模拟化研究方法发展”的译文集，其中较为全面地介绍了当时国际上常用的几种火灾模拟计算机程序，并对美国建筑与火灾研究所编制的FAST程序在我国的实际应用上作出一些更深的探讨。同时，在我国的“九五”期间，天津消防科学研究所在分析国外有关程序模拟的基础上，开发了主要针对地下大型商场人员安全疏散的模型。我国充分发挥高校研究氛围浓厚的特点，在火灾科学基础理论和防治原理方面进行了深入的研究，例如中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，在火灾模拟研究的过程中应用了计算燃烧学的思想，同时在建筑火灾的计算机模拟方面，率先提出场、区、网络综合模拟的新方法，并成功编制出符合场区模拟方法的综合模型。在过去的十几年间，我国也加大力度着重发展性能化消防设计，曾多次召开关于消防新技术的讨论会和报告会，这些会议的主题之一就是性能化防火设计。尤其是近年来，上海、北京、合肥等地相继举办了有关建筑火灾危险预先性分析和性能化防火设计的专题研讨会，会议中参与学术交流的还有多名国外专家。跟随国际形势的发展，我国也大力的投入到性能化消防设计的研究中去，结合我国的实际情况，给出符合国情的防火设计标准等对策。自从20世纪70年代CFD技术开始应用于室内空气流动数值模拟以来，CFD技术因其快速、廉价、易于模拟真实条件等优点而越来越广泛地用于各种流动问题进行模拟。Fluent软件的核心部分是纳维-斯托克斯方程组的求解模块。湍流模型是包括Fluent软件在内的CFD软件的主要组成部分。Fluent软件配有各种层次