文章编号:1009-6094(2023)03-0740-09烟囱效应作用下火灾烟气蔓延规律模拟*张玉涛，车博，张玉杰(西安科技大学安全科学与工程学院，西安710054)摘要:为研究高层建筑火灾烟囱效应产生后的烟气蔓延规律，基于FDS火灾模拟软件，以某高层建筑为例，对比分析了4种不同横截面尺寸竖井烟气蔓延特性，引入竖井无量纲长径比判断烟囱效应明显与否，研究了烟囱效应的产生特征及其烟气蔓延规律，分析了建筑中性面之上楼层的温度、CO体积分数和能见度变化。结果表明:无量纲长径比在8左右时竖井内烟气流速发生突变，竖井内大部分区域烟气流速达到6m/s，产生明显的烟囱效应;中性面以上的楼层受烟气危害远大于中性面以下，且烟气在中性面以上的水平蔓延速度随层高增加而不断加快;随着火势发展，中性面之上疏散走道温度均超过了安全疏散的临界温度60℃，距离火源越远的楼层CO体积分数达到临界值的速度越快。研究为高层建筑火灾的防排烟设计和人员疏散条件的确定提供了理论依据。关键词:安全工程;数值模拟;竖井;烟囱效应;烟气蔓延中图分类号:X932文献标志码:ADOI:10.13637/j．issn．1009-6094.2021.1777*收稿日期:2021－10－15作者简介:张玉涛，教授，博士，从事煤炭自燃和建筑火灾防控研究，ytzhang@xust．edu．cn。基金项目:国家自然科学基金项目(51774233)0引言随着我国城市化进程的不断加快，建筑火灾成为火灾中的“主流”，其中高层建筑火灾呈多发之势，2020年高层建筑火灾共8348起，同比2019年上升19.7%［1］。建筑类型的多元化发展导致建筑内出现如中庭、电梯井、电缆井、楼梯井等贯通楼层的竖向通道。建筑发生火灾，烟气进入竖井后，竖井内温度升高，高温烟气体积比相同质量的空气大，其密度比空气小，造成竖井内外压强差增大，在气体浮力与压差的作用下，形成烟囱效应。据调查，高层建筑火灾中，烟囱效应是加快火势和烟气纵向蔓延的主要驱动力。在烟囱效应的作用下，烟气将快速向上纵向蔓延，并通过竖井中性面以上楼层的侧向开口水平蔓延，导致火灾烟气向未燃区域扩散，给人员疏散造成更大困难。在理论与试验研究方面，1991年，Klote［2］首次得到在不同开口状态下竖井中性面高度与开口面积、室内外温度的关系式。1998年，Harmathy［3］忽略中性面与开口位置的影响，建立了竖井内的火源功率分布计算模型。Cooper［4］考虑到传统的分区式竖井内火灾温度计算模型的特点和局限性，提出了竖井内烟气新的运移模型。2000年，Tanaka等［5］推导出烟气在竖井中的上升...
