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摘 要

固体表面火灾蔓延过程可分为两类：顺流火蔓延过程和逆流火蔓延过程，其中逆流火蔓延过程是指自上而下的蔓延过程或火蔓延方向与外界气体流场速度方向相反的过程，过程分为两个子过程：固相热解过程和气相燃烧过程。本次毕业设计主要研究的即是建筑可燃材料厚度对逆流火蔓延过程的影响，有助于充分了解各建筑材料的安全性能，对完善国内正在健全的建筑材料燃烧性能分级制度以及提高越来越多的现代城市建筑的安全性具有意义。

逆流火蔓延模型按研究区域的不同可分为三类：气相模型、固相模型和数值计算模型。

1)气相模型。气相模型单从气相过程出发，不考虑固相热解过程，按其化学反应速率的快慢又分为无限快反应速率和有限反应速率。

2)固相模型。固相模型单考虑固相热解过程，从传热学角度出发得到逆流火蔓延速率。其常用的假设为常温表面假设，即假定在热解过程中材料表面的温度始终维持在一个热解温度（Tp）且此温度受材料物性参数、环境温度、材料厚度和加热条件的控制。

3)数值计算模型。此类模型综合考虑了气相燃烧和固相热解过程，从控制方程出发，在得不到解析解和简体模型的情况下，采用数值计算的方法得到比较精确的数值解。

关键词：建筑可燃材料 PVC PMMA 火蔓延过程 厚度

Influence of thickness on opposed flame spread over combustible materials in building: thermally thin to thermally thick

Abstract

Solid surface fire spread process can be divided into two categories: downstream process of fire spread and the reverse flow of fire spread and the reverse flow of fire spreading process means the spread of the top-down process or direction of fire spread process of gas flow velocity in the opposite direction with the outside world, the process is divided into two sub-processes: solid phase pyrolysis gas phase combustion process.

The graduation design is researching the influence from building combustible material thickness to the reverse flow of fire spreading process. It have help to get fully understand in the safety performance of various building materials. It can improve the domestic is the building materials combustion performance rating system and improve the security of a growing number of modern urban architecture has the significance.

Reverse flow of fire spreading model can be divided into three categories according to the study area: the gas phase model, the solid phase model and the numerical model.

1) Gas phase model: Regardless of the solid phase pyrolysis process, single gas phase model based on gas phase process is divided into infinite fast reaction rate and limited reaction rate according to the chemical reaction rate of speed

2) Solid phase model: From the Angle of the heat transfer reverse flow of fire spread rate, solid phase model of single solid phase pyrolysis process. The common assumption for normal temperature assumption, that means the assumption on the surface of the material in the process of pyrolysis temperature always maintained in a pyrolysis temperature (Tp) and the temperature of the material is controlled by physical parameters, environmental control of temperature, material thickness and heating conditions.

3) Numerical model: Such a model considering the gas phase combustion and solid phase pyrolysis process, from the control equation, under the condition of not have analytical solution and the simplified model, using the method of numerical calculation to get more accurate numerical solution.

Keywords: Building combustible materials; PVC; PMMA; Thickness; Flame spread

目 录

摘 要 I

Abstract I

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究目的 3

1.3国内外研究情况 5

第二章 PVC和PMMA两种材料建筑中的应用以及其安全性 7

2.1 PVC材料 7

2.2 PMMA材料 8

第三章 热解和蔓延过程 9

3.1 PVC材料 9

3.1.1 PVC材料的热解过程 9

3.1.2 PVC材料的火蔓延过程 9

3.2 PMMA材料 9

3.2.1 PMMA材料的热解过程 9

3.2.2 PMMA材料的火蔓延过程 10

第四章 模型和结果 12

4.1 火蔓延模型 12

4.1.1 气相模型 12

4.1.2 固相模型 13

4.1.3 数值计算模型 14

4.2 计算结果及分析 15

4.2.1 火蔓延速率 15

4.2.2 质量损失速率 17

4.2.3 固体表面温度梯度 17

第五章 总结和展望 19

5.1总结 19

5.2进一步工作和展望 19

参考文献 20

致 谢 21

第一章 绪论

1.1研究背景

火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一，对国民经济和人民财产安全造成了极大的威胁。对于火灾，在我国古代，人们就总结出“放为上，救次之，戒为下”的经验，而社会的不断发展不仅伴随着社会财富的日益增多，也伴随着更大的火灾危险性。据统计，我国70年代火灾年平均损失不到2.5亿元，80年代火灾年平均损失不到3.2亿元，进入90年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接财产上升到年均十几亿元，年均死亡人数高达2000多人。实践证明，随着社会和经济的发展，消防工作的重要性就越来越突出。火灾不仅毁坏物质财产，造成社会秩序的混乱，还直接或间接危害生命，给人们的心灵造成极大的危害。

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