高层建筑火灾动力学

本书系统介绍了高层建筑内火灾烟气流动、火灾燃烧特性及其防治方法的近期新研究成果，强调以对高层建筑特殊空间结构下火灾规律的认识为基础，综合考虑高层建筑结构的防火安全设计、火灾探测、烟气输运等防治对策，分析高层建筑特殊空间结构的火灾安全情况，确定实验其总体火灾安全方案，这些都有助于实现火灾防治有效性与经济性的统一。作者首先对高层特殊空间建筑火灾背景及基本理论进行了阐述，然后系统介绍了本书作者近年来基于数值模拟、模型实验等方法，取得的高层建筑特殊空间火灾烟气流动特性和防治机理的近期新研究成果，力求写出一本通俗易懂又独具特色的专业著作。相信本书的出版定将对传播高层建筑火灾防治的优选科学思想、推广烟气防治新方法和新技术发挥积极作用。

纪杰 中国科学技术大学教授、博士生导师，火灾科学国家重点实验室副主任、热安全技术国家地方联合工程研究中心副主任，担任．Fire．Safety Journal编委、Fire Technologyr编委、《中国科学技术大学学报》编委、中国消防协会科普教育工作委员会副主任兼秘书长等职。长期聚焦于火羽流行为、建筑火灾防控和风险评估方面的基础与应用基础研究。作为负责人承担了国家重点研发计划项目课题、国家自然科学基金委员会优秀青年科学基金项目等，入选国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部“创新人才推进计划”中青年科技创新领军人才、国家“万人计划”青年拔尖人才、中国科学院青年创新促进会优秀会员、教育部新世纪优秀人才等支持计划。获中国消防协会科技创新奖一等奖(排名第一)、第12届吴仲华奖励基金“吴仲华优秀青年学者奖”、中国科学院卢嘉锡青年人才奖、安徽省教学成果奖特等奖(排名第二)、全国消防科学传播突出贡献奖“优选个人”。发表SCI收录论文100余篇。出版专著2部。

目录
前言
第1章 概论 1
1.1 高层建筑的发展及现状 1
1.2 高层建筑火灾危险性及发展特性 3
1.2.1 高层建筑火灾危险性 3
1.2.2 高层建筑火灾发展特性 7
1.3 高层建筑火灾动力学理论基础 8
1.3.1 室内火灾发展过程 8
1.3.2 外立面火灾发展过程 12
1.3.3 火灾中的热释放速率 13
1.3.4 经典羽流模型 19
1.3.5 高层建筑火灾烟气产生和流动机制 22
参考文献 26
第2章 高层建筑火灾特性研究方法 29
2.1 实验研究方法 29
2.1.1 流动相似理论 30
2.1.2 小尺寸模拟实验的相似准则 36
2.1.3 小尺寸实验台介绍 44
2.2 数值模拟方法 49
2.2.1 场模型 50
2.2.2 区域模型 62
2.2.3 网络模型 63
参考文献 65
第3章 烟囱效应驱动下楼梯间及相连空间火灾发展特性 68
3.1 火源质量损失速率 72
3.2 楼梯间内温度和底部开口诱导气流 75
3.3 火焰形态与温度 80
3.3.1 火焰高度和火焰长度 80
3.3.2 火焰形态的动态平衡 82
3.3.3 火焰温度 87
3.4 烟气在顶部开放楼梯间内上升特性 89
3.4.1 楼梯间内羽流流动系数 89
3.4.2 羽流在楼梯间中的上升时间 92
参考文献 96
第4章 湍流混合驱动下竖向空间烟气流动特性 99
4.1 烟气在中部和底部开放楼梯间的流动特性 99
4.1.1 竖向烟气温度特性 101
4.1.2 烟气前锋的位置及其预测 104
4.2 考虑浮力羽流与封闭楼梯间侧壁传热的修正湍流混合模型 108
4.2.1 湍流混合运动方程的理论推导 108
4.2.2 考虑壁面传热的修正湍流混合模型 110
参考文献 117
第5章 多开口楼梯间内中性面位置 119
5.1 中性面位置的实验研究 119
5.1.1 实验介绍 119
5.1.2 楼梯间底部补风速度 121
5.1.3 楼梯间内的温度分布 123
5.1.4 楼梯间中性面位置的判断方法 126
5.1.5 楼梯间中性面的高度计算 131
5.2 中性面位置的数值模拟研究 135
5.2.1 模拟设置简介 135
5.2.2 楼梯间底部补风速度 137
5.2.3 楼梯间内的温度分布 139
5.2.4 中间开口处的温度 141
5.2.5 楼梯间内的压力分布 142
5.2.6 楼梯间中性面的高度 143
参考文献 145
第6章 外界风对竖井相连空间火灾特性的影响 146
6.1 正向风下走廊结构内火羽流的行为规律 146
6.1.1 火焰形态随时间的变化 149
6.1.2 稳定阶段的火焰形态及其火焰倾斜方向的临界判据 154
6.1.3 稳定阶段的燃烧速率 159
6.1.4 稳定阶段的竖井内温升 165
6.2 侧向风下走廊结构内火羽流的行为规律 167
6.2.1 火焰形态的变化规律 169
6.2.2 燃烧速率的变化规律 171
参考文献 173
第7章 高层建筑外立面火蔓延行为 176
7.1 固体可燃物表面火蔓延理论基础 176
7.1.1 引言 176
7.1.2 固体可燃物表面火蔓延理论模型 179
7.2 典型外墙保温材料火蔓延特性 184
7.2.1 防火隔离带对 PS 保温材料竖直顺流火蔓延的影响研究 184
7.2.2 凹型外墙结构对 XPS 保温材料竖直顺流火蔓延的影响研究 191
7.2.3 试样宽度和边墙结构对 XPS 竖直逆流火蔓延的影响研究 197
7.3 全尺寸外立面防火测试标准方法 203
7.3.1 BS 8414 标准 203
7.3.2 NFPA 285 标准 205
7.3.3 SP Fire 105 标准 207
7.3.4 GB/T 29416|2012 标准 208
参考文献 210
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