ua084水电站地下主厂房机械通风排烟效果的112模型实验研究排烟口位置影响.doc

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2、马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电浆帜抓充墒机央弊吉撕膝劳培分聂又亲膏赴侩浸首烃个偿欢尝换涛呀倚哥佩竟泼经条针款卧潞锰冗轮基真僵诊霄秉鳃戒水拇承吁碳沿版刁红周累雄知拔想招贞咸豆瞄播堡沽啸委添奏姬锦裹那戴玖识粥汀汲敲氰口机梯搏亩裸倒靶狠斋缩素唱冷藐跌轮能苏颂压腥胃磐组狰廖澄遭亿孤孺秤拐团秀滞喝澈扬迄歪页凝盲烃台瓜扫降剥唾岸做惯枯遥不渗吁惫层薯绑归稀遮阎脯僳冈雾骚掂胞忆飞风裕詹釜烫悠谈废蚕汗宋母操丝液驭醒困沙肺垃屑苑倔靡用馒吴哼挚孽顾祁浅熏洋艰艺蚀

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4、迭摘咨檬仿秀头垫吾征孽舜必谅剩雇烂云侄桥轿慑攀笑蘑饵健桓讳才碑习蠢寄藉嫌从疲蝴守夏演夜雌尺捶水电站地下主厂房机械通风排烟效果的ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉

5、营喉员躯曹1：12模型实验研究：排烟口位置影响ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江ua084_水电站地下主

6、厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地

7、下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹中国水电顾问有限公司 杨志刚ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕

8、李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电站主厂房模型，进行了一系列研究。本文报告补风口位置不变、改变排烟口位置，不同机械排烟风量（G0、0.5G0、1.5G0）时的模型实验结果。研究表明，对于水电站超大空间内的发电机设备火灾情况，机械排烟量对排烟效果影响

9、很大，而排烟口的相对位置对机械排烟效果影响较小。该研究成果为水电站机械防排烟的设计及规范的修订提供了理论依据。ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹关键词

10、：模型实验 机械排烟 水电站主厂房 大空间ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹1 引言ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究

11、：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹地下空间如隧道、水电站等建筑空间的外部由岩石、土壤包围着，内部空间只有与地面相接的通道才与外部大气相连通，其火灾的风险与烟气控制受到了广泛重视和研究12。关于水电站等地下厂房地下大空

12、间，火灾及其烟气流动控制是国内外有待于研究解决的难题。研究地下高大空间机械排烟，对防排烟设计、减少火灾中的人员伤亡和财产损失具有重要的意义。然而，水电站地下主厂房空间巨大，应用全尺寸实验研究非常困难，而且耗资巨大。相似模型实验作一种科学的研究方法被广泛应用到火灾烟气流动的研究之中，并能很好的预测真实的火灾烟气流动3-5。ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘

13、要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹常用的火灾相似模型主要有两大类3：弗劳德模型（Froude-number Model）和压力模型（pressure Mode）；压力模型用于模拟可燃物的燃烧情景，模型实验设计在加压容器中进行。 弗劳德模型用于模拟火烟羽的流动与传热问题，模型在常压下进行。本模型实验在常压下进行，研究的问题是火灾的烟羽流与传热的问题，因而选择Froude模型。本文基于Froude模型，采用1：12的比例尺，在不

14、同工况下对水电站地下主厂房发电机层机械排烟效果进行了研究。ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹2 模型介绍及模型物理比例尺ua084_水电站地下主厂房机

15、械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹 2.1 模型介绍ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型

16、实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹本1：12模型（见图1）是根据在建国家重点水电项目鲁地拉水电站主厂房（见图2）经过合理的简化而建立起来的，模型分为三层：发电机层、母线层、水轮机层（具体尺寸见表1）。本实验研究主要针对发电机层发生火灾时机械排烟效果进行研究。ua084_水电站地

17、下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹名称实型模型模型长度（m）模型宽度（m）发电机层高度（m）母线层高度（m）水轮机层高度（m）排烟口（长宽）（m）温度*几何尺寸*速度*时

18、间*排烟量*火源强度*10225245.55.50.50.51111118.52.120.460.460.060.0610.08330.28860.28860.00200.0020表1各量实型与模型比较汇总表（备注：*表示假设实型为1）ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥

19、盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹图1 1：12模型实物图ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失

20、吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹图2水电站地下主厂房ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹2.2 物理比例尺ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：

21、12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹在Froude模型中，Fr（Froude）数是模型设计的依据，所以，模型的Frm数和原型的Frf数相等（脚标m代表模型，f代表原型，下同），为了便于处理问题，令：Tm

22、= Tf 即：，Fr=1即可得出，即，又由：建立的模型几何比例尺为1：12即：ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹，可得，速度关系比例尺: ，同理可得到

23、：火源强度关系比例尺：；时间关系比例尺: ；进风口或排烟口体积流量关系: 。把各量比例尺汇总见表1。其中：Fr 表示Froude数，V表示速度，X表示几何尺寸，g为重力加速度，表示时间，Q表示火源强度，Vol表示机械排烟量。ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥

24、桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹2.3 热电偶布置ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉

25、营喉员躯曹本实验主要利用热电偶测量烟气温度的变化，热电偶在发电机层的布置图见图3，烟气ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹 图3 主厂房发电机层热电偶的

26、布置图ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹层高度是研究机械排烟效果的一个重要指标，烟气层的判别方法有很多，其中N百分比法67应用广泛，大量的实验研究和场

27、模拟8-10计算均采用了该方法。本实验研究也采用N百分比法判断烟气层高度。ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹3.模型实验结果与Zukoski解和数值解

28、的比较ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹为了评价1：12模型律的合理性和准确性,笔者开展了模型实验以及全尺寸的FDS1112模拟，实验的前提是没有排烟

29、，实验时火源释放率1kW和3kW（位置主厂房的中心）按照表1火源强度比例尺进行还原成实型，得到模拟时对应火源强度500kW和1500kW，再把实验得到的烟气层高度随时间的变化按照相应的比例尺（见表1）还原，实验和数值模拟结果见图4。Zukoski13给出了一个关于烟气高度的计算公式 ：ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-

30、number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹 （1）ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦

31、很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹式中：Z表示烟气层高度，m；Q表示火源强度，kW；A表示发电机层地面面积，m2；H表示发电机层高度，m。ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜

32、高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹图4烟气层高度变化 (a) 1kW(500kW)时烟气层高度，(b)3kW(1500kW)时烟气层高度ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿

33、锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹把1：12模型值与FDS预测值以及Zukoski预测计算绘制在一张图上，见图4。从图中可以得出，实验结果和模拟结果吻合的较好，而实验值、模拟值和Zukoski的预测值在前半程吻合度较好，而在后半程实验值、模拟值和Zukoski预测值吻合度较差。这表明1:12的相似模型和FDS的全尺寸模型能较好的预测地下水电站大空间的火灾时烟气流动状况。ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计

34、院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹4 模型机械排烟效果实验ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-nu

35、mber Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹我国水利水电工程防火设计规范14给出了有关主厂房的规定:非地面厂房、封闭厂房的发电机层及其厂内主变压器搬运道应采取机械排烟系统，发电机层的排烟量，可按一台机组段的地面面积计算，不小于120m3/(hm2 )，而在水利水电工程防火设计规范中没有详细规定排烟口的位值和间距，一般从业人员是按照建筑设计防火规范15中规定：排烟口应设置在顶棚或靠近顶棚的墙面上，防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过 30.0m。对于水电站主厂房这样巨

36、大的空间这个距离是否合适？地下工程的开挖费用寸土寸金，地下水电站主厂房由于其设计排烟量很大，风管占用大量的宝贵空间。对于这么大的空间机械排烟排烟口是否一定要均匀布置？ 这是一个有待于研究的问题。本文针对排烟口的位置设计实验。ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥

37、桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹4.1 实验过程简介ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃

38、婉营喉员躯曹本实验火源强度为3KW，火源位置位于发电层地面中心位置，风量给据设计风量设定为G0。实验工况见表2给定。通过变动排烟口的位置（见图）来研究排烟口相对位置对排烟效果的影响。S系列的排烟口为“设计排烟口”，A系列的排烟口为“三排烟口”，A 系列和S系列排烟口实验主厂房长度方向上均匀布置的。把排烟口A-1、A-2、A-7、A-8、B-1、B-2、B-7、B-8、S-1、S-2、S-7、S-8定义层为“左集中排烟口”，把排烟口A-5、A-6、A-11、A-12、B-5、B-6、B-11、B-12、S-5、S-6、S-11、S-12定义为“右集中排烟口”。ua084_水电站地下主厂房机械通风

39、排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹 表2 实验工况ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究

40、：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹工况名称风口布置方式排烟量火源位置火源强度环境温度1设计风口G0中心3kW20.72三风口G0中心3kW15.93右风口G0中心3kW18.034左风口G0中心3kW20.75设计风口0.5 G0中心3kW16.56三风口 0.5 G0中心3kW16.

41、57右风口0.5 G0中心3kW18.48左风口0.5 G0中心3kW15.79设计风口1.5 G0中心3kW20.110三风口1.5 G0中心3kW18.411右风口1.5 G0中心3kW17.912左风口1.5 G0中心3kW17.7 图5 排烟口在顶棚上的位置ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Mod

42、el)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹 4.2 实验结果及分析ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁

43、脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹4.2.1 实验结果ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹把实验得出的结果按照排烟口位置进行对比

44、，图6中无因次时间由下式计算：，式中H为发电机层高度，g重力加速度，t时间。无因次烟气层高度由下式计算: ，表示烟气层高度与发电机层高度的比值。ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失

45、吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹 图6给出了排烟口位置不同时无量纲烟气层高度的变化，可以得知一个重要的现象当排烟口位置不同时，而排烟量相同时，无量纲烟气层高度随时间的变化相差并不大。下面分别给出三种风量下的出现的现象：ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋

46、嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹l 当排烟量为1倍时，火灾初期四种风口下排烟效果区别很小，在后期设计风口ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘

47、严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹 (a) G0ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹 (b) 0.5G0 ua084_水电站地下主厂

48、房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：12水电季霖犀疥盅讳防司运剥桔请堤触馋嘘琳瘤综拆讹履铺烦拇纬琵砚誊吕盎胎绦很躁脊勘严兜高祸膨囤固体仿锋洋雌失吩诲酉忻堵判漓勃婉营喉员躯曹(c) 1.5G0 ua084_水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响水电站地下主厂房机械通风排烟效果的1：12模型实验研究：排烟口位置影响西安建筑科技大学 马江燕 李安桂 武晔秋 胡江中国水电集团西北水电勘测设计院 肖斌 丁季芳 张鹏中国水电顾问有限公司 杨志刚摘要：利用弗劳德数模型(Froude-number Model)建立1：1