摘 要

火焰在竖直表面传播的这种火焰传播形式是很多火灾发生时火焰的主要传播形式。现在我们身边的高楼大厦所采用的外保温材料基本都是有机外保温材料，大多数都为聚苯板（PS）或者聚氨酯泡洙塑料（PU），属于B2级易燃材料，易引起高层建筑火灾，外部火灾的传播方式大都是竖直表面火焰传播。

本文调研国内建筑火灾典型案例，了解竖直表面火焰蔓延形式及其危害；设置高层建筑火灾场景，用FDS以及Pyrosim软件开展竖直表面火焰蔓延的实验和数值模拟研究，模拟对象为聚氨酯泡沫塑料。并通过安装热电偶，固相探测设备等探测火焰的位置，火焰的温度等。

通过本次的数值模拟，我们得出结论：竖直表面火焰蔓延影响因素之一为材料的厚度，第二为起火点的位置。通过观察火焰的位置我们可以明确的知道，材料的厚度的不同，就会有不同火焰的蔓延速率。设置的起火点位置的不同主要对火焰的蔓延方向有影响。起火点在中部时火焰主要是向上传播的，也会向下传播。起火点设置在底部时，火焰是向上传播的。起火点位置设置在顶部时，火焰是向下传播的。在用FDS的模拟过程中，通过测量材料的热释放速率以及温度切片以及设置热电偶测量温度得出以上结论。

关键字： 高层建筑 外保温材料 竖直表面 火焰传播特性 模拟研究

Abstract

Vertical surface flame propagation is the most common building fire ，the most dangerous situation due to the wall effect， flame propagation process will gradually accelerate. Today insulation materials of large high-rise buildings are organic insulation materials， specifically polystyrene board (PS) or polyurethane foam plastic soo (PU)， belong to Class B2 flammable materials， can lead to high-rise building fire， the fire spread way outside mostly vertical surface flame spread. Therefore it is desirable propagation characteristics to study the vertical surface of the flame and reduce the occurrence of such fires and reduce the economic and human losses.

In this paper， building fires typical case of domestic research， find out the vertical surface spread of flame and Harm; setting high-rise building fire scene， conduct experiments and numerical simulation on the vertical surface spread of flame with FDS and Pyrosim software to simulate objects as polyurethane foam. And measuring the value of surface fire propagation parameters， such flame front position， the flame shape and temperature; theoretical analysis of the vertical surface flame spread characteristics.

Through this numerical simulation， we conclude that: a vertical surface flame propagation factors are the thickness of the material， the location of fire points. By observing the flame forward position shows that the thickness of the material mainly affects the rate of spread of flame. For hot thin material， material thickness and flame spread rate negatively correlated; thick material for heat， flame propagation rate increases with increasing material thickness increases， and finally tends to a stable value. For different fire position will affect the flame propagation direction. The presence of the central sources of ignition and fire spread downstream countercurrent fire spread; the bottom of the source of fire exists only downstream fire spread; top sources of ignition countercurrent fire spread. During the simulation with the FDS， the heat release rate and temperature by the slice and a thermocouple to measure the temperature of the material measure this conclusion.

Keyword ：High-rise building insulation materials vertical surface flame propagation simulation study

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论 5

1.1背景，目的及意义 5

1.2国内外研究现状 6

1.2.1 竖直表面火焰蔓延研究现状 6

1.2.2建筑外保温构造发展现状 7

1.2.3模拟研究现状 8

1.3课题研究内容及基本思路 9

第2章 建筑火灾蔓延规律 10

2.1火灾蔓延的方式 10

2.2影响火灾蔓延的因素 10

2.2.1材料厚度的影响 11

2.2.2起火点位置的影响 11

第3章 竖直壁面火灾数值模拟 13

3.1软件简介 13

3.2竖直表面火焰蔓延模型的建立 13

3.2.1模型概览 13

3.2.2定义材料以及反映 15

3.2.3定义网格 15

3.2.4定义和创建物体的表面属性 15

3.2.5创建实体构筑物 18

3.2.6创建探测设备 18

3.2.7输出控制 18

3.2.8FDS模拟设置 18

3.3模拟运行结果分析 19

3.3.1材料厚度对竖直面火焰传播的影响 19

3.3.2起火点位置对火焰传播的影响 25

第4章 结论与展望 28

4.1结论 28

4.2展望 28

致 谢 29

参考文献 30

绪论

近几年来，随着中国建筑行业的快速发展，中国的建筑高度朝着高层建筑的方向发展，而有机外保温材料则广泛应用于高层建筑。由于国内的有机外保温材料的燃烧级别大都属于b2可燃级别，易引起建筑外部的火灾，而且建筑外部的火灾蔓延大都属于竖直表面火灾蔓延，是火灾蔓延形式中危害最大的一种。因此，为了研究此类火灾现象，减少经济和人员损失，就有了本课题的研究。

1.1背景，目的及意义

近几年来，随着中国高层建筑的大量增多，可燃有机外保温材料的广泛应用，由建筑外部可燃外保温材料引起的火灾案例^[1]逐渐增多，每次火灾都伴随着巨大的人员伤亡以及财产损失，建筑外部火灾的蔓延形式大多都是竖直表面火焰传播，火势传播迅速，有时更会蔓延到建筑内部，引起建筑内部火灾，从而造成更大的人员伤亡以及财产损失，下面是几个比较典型的外墙外保温案例。

2006年12，上海陆家嘴的某个的工地上突然冒出大量的烟雾。黑色的烟雾很快就吞噬了金茂大厦，将整个陆家嘴地区笼罩在了黑暗之中。经过相关的政府人员的仔细调查，火灾的引发原因是由于在电焊的时候电焊的火花掉落在挤塑型泡沫塑料板（即XPS）上引发的。而且由于当时风势比较大，火焰借助风的作用一下子就把整个陆家嘴的地方吞噬了。