消防工程师技术实务备考：烟气流动计算区域模型

2021年一级消防工程师考试时间在11月6、7日，考试已进入最后的备考阶段，希赛网消防工程师频道为各位考生准备了消防工程师《消防安全技术实务》知识点，以帮助大家更好的备考，详情如下：

烟气流动计算区域模型：

20世纪70年代，美国哈佛大学的Emmons教授提出了区域模拟思想：把所研究的受限空间划分为不同的区域，并假设每个区域内的状态参数是均匀一致的，而质量、能量的交换只发生在区域与区域之间、区域与边界之间以及它们与火源之间。从这一思想出发，根据质量、能量守恒原理可以推导出一组常微分方程;而区域、边界及火源之间的质量、能量交换则是通过方程中所出现的各源项体现出来。区域模型一般还有如下的假设：

①各个控制体内的气体被认为是理想气体，并且气体的相对分子质量与比热视为常数;

②受限空间内部压力均匀分布;

③不同控制体之间的质量交换主要由羽流传递作用与出口处卷吸作用造成;

④能量传递除部分由质量交换造成外，还包括辐射与导热;

⑤受限空间内部物质的质量与热容相对墙壁、顶棚与地板可以忽略;

⑥忽略烟气运动的时间，认为一切运动过程在瞬间完成;

⑦忽略壁面对流体运动的摩擦阻碍作用。

区域模型通常把房间分为两个控制体，如图5-4-11所示，即上部热烟气层与下部冷空气层。人们普遍认为区域模型模拟给出的近似与相当接近。区域模拟是一种半物理模拟，在一定程度上兼顾了计算机模拟的可靠性和经济性，在消防工程界具有广泛的应用。应用区域模型既可以在一定程度上了解火灾的成长过程，也可以分析火灾烟气的扩散过程。目前，区域模型在建筑室内火灾的计算机模拟中具有重要地位。如果无需了解各种物理量在空间上的详细分布以及随时间的演化过程，模型中的假设十分趋近于火灾过程的实际情况，可以满足工程需要。但是区域模拟忽略了区域内部的运动过程，不能反映湍流等输运过程以及流场参数的变化，只抓住了火灾的宏观特征，因而其近似结果也是较粗糙的。

目前，世界各国的研究者建立了许多室内火灾区域模拟的模型，以CFAST、ASET、BR12、CCFM-VENTS、CFIRE-X、COMPBRN、HAVARD MARD4以及中国科学技术大学的FAC3等为典型代表。常用的区域模型有ASET和ASET-B、HARVARD-V和FIRST、CFAST和HAZARD 1模型。