侧墙限制边界下建筑外立面开口火溢流卷吸行为与特征参数演化研究

Under the boundary condition of side wall constrain, the entrainment behavior of building facade spilled fire plume should be definitely different from that conventional boundary condition constraint (horizontal projection, facing wall). Theoretical analysis, experimental research and numerical simulation method will be carried out to investigate the building facade spilled flame entrainment behavior and characteristic parameter evolution under side wall constraint:.(1) The mechanism of influence on facade flame entrainment behavior induced by buoyancy from opening of compartment fires under side wall constraint will be discovered; Mathematical model will be built to describe the entrainment flow rate relating to the side wall boundary parameters (spacing、width) and opening condition (width, height above the floor).. (2) Dimensionless mathematical model of building facade spilled fire plume will be built to characteristic parameter evolution (flame height, flame width, two-dimensional temperature profile and heat flux). .Because of the particularity of entrainment limitation way, the current flame height and temperature profile model of building facade spilled fire plume can't apply for side wall constraint boundary conditions, new mathematical model need to be established for this condition. This project can improve the building facade spilled fire plume theory in the limitations of the side wall constraint boundary conditions; and the findings of this project will be also helpful for the vertical fire protection and blocking design for building façade wall.

在侧墙限制边界条件下，建筑外立面开口火溢流具有不同于常规限制边界条件(水平挑檐、竖直挡墙)下的卷吸行为与特征。本项目拟通过理论分析、实验研究和数值模拟分析，揭示该特殊限制边界下的建筑外立面开口火溢流卷吸行为和动力学特征参数演化特征：.（1）揭示侧墙限制边界条件对开口火溢流浮力诱导卷吸行为的影响机制；建立开口火溢流卷吸量与侧墙边界参数（间距、宽度）以及开口条件（高度、宽度）的数学表征模型。.（2）建立侧墙限制边界条件下开口火溢流的动力学特征参数（火焰高度和宽度、二维温度分布、热通量）演化的无量纲模型。.由于卷吸限制方式的特殊性，现有建筑外立面开口火溢流火焰高度、温度分布模型不能适用于侧墙限制边界条件，需要建立新的理论描述模型。本项目有助于在理论上弥补经典建筑外立面火溢流理论在该特殊边界条件下的局限性；同时对于指导建筑外立面的竖向防火阻隔设计，具有参考价值。

在两边侧墙限制条件下，建筑外立面开口火溢流具有不同于常规限制边界条件(水平挑檐、竖直挡墙)下的卷吸行为与特征。现有经典火溢流理论纪模型未考虑两边侧墙限制这一边界条件，不能对其限制作用下的开口火溢流行为进行描述。本项目拟通过理论分析和实验研究，揭示该特殊限制边界下的建筑外立面开口火溢流卷吸行为和动力学特征参数演化特征。(1) 揭示了两边侧墙限制作用下，贴壁火羽流卷吸特性的差异。分析了不同侧墙限制边界条件下的火羽流卷吸差异特征，并通过实验数据对比分析，量化了卷吸受限差异特征。(2) 分析了不同间距侧墙限制条件下开口火溢流火焰形态特征，建立了侧墙限制下火焰形态演化模型（火焰宽度和火焰高度）。(3) 分析了侧墙条件下溢流火腔室外竖向温度分布特征，建立了不同间距侧墙限制下开口火溢流温度和竖向热流分布模型。(4) 揭示了了高原低压低氧环境对建筑外立面竖向热流分布影响，建立了适用于高原低压低氧环境下的建筑外立面竖向热流分布模型。(5) 开展了不同挑檐宽度下建筑外立面开口火溢流温度分布实验研究，分析了水平挑檐对开口外部温度分布的影响特征。项目圆满完成了预定的研究目标和成果指标：已在国内外重要学术期刊上发表学术论文17篇，其中在International Journal of Heat and Mass Transfer, Fuel, Energy and Buildings, Fire Safety Journal 等领域权威期刊上发表SCI论文15篇，EI期刊论文1篇（不与SCI重复统计）；授权专利6项，获得计算机软件著作权4项。培养硕士毕业研究生1名。项目注重学术交流合作，累计参加国际学术会议3人次；参加全国性学术会议11人次，并做1次口头特邀报告。