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祝融FDS火场排烟的数值模拟与实践策略
火灾发生时，烟气蔓延是导致人员伤亡的主要原因。据统计，在火灾伤亡中，因烟雾和有毒气体窒息致死的高达70%以上。火场排烟作为灭火战斗行动的重要环节，对减少烟气危害、降 低火场温度、提高能见度都很重要。
本文将带您深入了解火场排烟技术的理论基础、关键方法及前沿的数值模拟技术，揭示如何通过科学手段控制烟气蔓延，提高应急响应能力。
一、火灾烟气的毒性与蔓延特性
建筑火灾时，着火源点垂直高度上温差大，随着烟流蔓延和扩散，烟气层温度基本趋于一致。对于木垛火灾和煤油火灾，超过一般人的生理极限的主要成份是二氧化硫，一氧化碳和二氧化碳，其次是一氧化氮和二氧化氮。火灾烟气是物质在燃烧过程中产生的气态、液态和固态物质的混合物。它不仅含有有毒气体，如一氧化碳、氰化氢、丙烯醛等，还包含烟尘颗粒，这些组合共同构成对人体呼吸系统的严重威胁。
火灾过程中，由于烟流的气压差波动幅度及频率较大，容易导致烟流在流动过程中蔓延到所流经通道的每一个空间,使人员避灾难度加剧。
二、火场排烟的核心方法
详细介绍五种排烟方法，每种方法包括定义、执行要点、优缺点及注意事项。
| 方法名称 | 定义/原理 | 执行要点 | 优点 | 缺点 |
| 水平排烟 | 利用起火部位同一水平位置的门窗，使烟气横向穿过，是一种自然排烟方法。基于自然条件改变建筑内部环境。 | 先打开建筑下风方向的门窗用于排烟。再开启迎风方向的门窗，形成气流。适用于火灾初期，无需复杂器材。由外及内：外部点燃立面后，可能破窗侵入室内 | 外墙保温层、装饰层（特别是B2/B3级材料）执行简单、快速。 | 排烟成效差；在火灾发展阶段可能因负压引发轰燃或回燃，导致火势蔓延；迎风方向排烟易受风压影响，造成烟气倒吸。 |
| 垂直排烟 | 通过破拆建筑物屋顶或高处，在起火点上方设置排烟口，利用烟气在热压作用下上升的原理排烟。 | 破拆位置应尽量在起火点正上方。需使用拉梯和破拆工具，并设置水枪掩护。破拆时避免破坏承重构件，防止屋顶坍塌；排烟口设置后清理下方障碍物。 | 有效利用热压，排烟效率较高。 | 执行复杂，需屋顶作业，人员有坍塌风险；射水降温可能影响烟气上升成效；现场人员不足时影响其他行动。室内火灾发展的结果，祝融FDS可精准模拟此“火溢流”过程 |
| 喷雾水排烟 | 利用喷雾水枪喷射雾化水流，通过冷却降毒、形成空气对流排烟。喷雾水约90%可汽化，还可添加吸收剂。上述两种火源 | 喷射压力控制在0.7-0.9 MPa。保证喷雾面能够封闭门窗，并在对面开启排烟口，形成压力空间使烟气排出。门窗面积大时，可用多支水枪交叉封闭。 | 兼具冷却、掩护和排烟功能。 | 对水流参数要求高，执行需精准。蔓延速度极快（数分钟窜升数十层），形成“立体火灾” |
| 负压式排烟 | 利用移动式负压排烟机或排烟车，通过风机吸力将烟气从排烟口排出。可引导烟气远离内攻路线。 | 排烟机设置在远离火源的通道口，或视情况设在近火源处；需在建筑另一侧开启进风口，形成气流通路。 排烟时控制门窗开闭，针对特定房间排烟。隐蔽抽吸：火焰在保温层与墙体间的空腔或幕墙结构内部横向、向上蔓延 | 空腔内可燃保温材料、龙骨干挂件辅助灭火与疏导烟热，可控性强，安全性提高。 | 执行复杂性高，装备依赖性强，潜在干扰因素。 |
三、祝融FDS：火灾数值模拟的国产利器
祝融FDS作为国产火灾动力学模拟软件，在建筑火灾模拟和排烟全过程分析中发挥着越来越重要的作用。该软件采用场模拟技术，能够精准重建火灾发展过程，包括烟气流动、温度分布、能见度和有毒气体浓度等关键参数的变化。
这两个软件的耦合，创建了火灾环境与人员行为的数字孪生系统。它实时计算火灾发展对人员决策的影响，以及人员疏散行为对火灾环境的反馈。这种耦合模拟技术，使研究人员能在虚拟空间中重构疏散现场，精准评估不同火灾情景下的疏散方案有效性。
四、结语
随着技术的发展，火场排烟技术也在不断创新。复合通风排烟是一种新兴的排烟方式，它结合了自然排烟和机械排烟的优势。通过竖向结构（如中庭、楼梯井）的热压效应和风机的机械动力相结合，形成更经济、有效的排烟系统。研究表明，复合动力排烟模式相比传统机械排烟，可以减少风机所需静压力，可能节省排烟风机的初投资。
在火灾数值模拟方面，祝融FDS等软件通过不断优化算法和模型，提高模拟的准确性和效率。这些工具正在从理论研究领域走向工程实践，成为建筑防火设计和安 全评估的重要组成部分。
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