聚氨酯泡沫热解与多室火灾空间蔓延的数值模拟研究

"这篇论文是2008年发表在《清华大学学报(自然科学版)》上的，由袁书生和张健共同撰写，刊号为ISSN1000-0054，CN11-2223/N，文章编号1000-0054(2008)05-0892-04，文献标识码为A，中图分类号为TU998.1。研究主要关注固体可燃物热解与空间火蔓延的相互作用，特别是聚氨酯泡沫(PUF)在多室环境中的燃烧行为。" 这篇论文深入探讨了火灾科学中的一个重要问题，即固体可燃物的热解过程如何与火势的空间蔓延相互影响。作者采用了固体可燃物热解动力学模型，这是一种能够描述物质在高温下分解成气体和其他产物的数学模型。他们结合大涡模拟（Large Eddy Simulation, LES）方法，这是一种高级的流体动力学数值模拟技术，用于捕捉大规模湍流流动细节，以更真实地模拟火势的传播。 论文中，作者将这一模型应用于聚氨酯泡沫板在多室环境下的燃烧情况。PUF是一种常见的易燃材料，在火灾中起着关键作用，因为其热解产生的可燃气体可以加剧火势。通过计算，他们得到了PUF板在受到外部热流作用时的瞬时质量变化速率，这些计算结果与实际实验数据相吻合。此外，模拟还预测了着火房间内烟气温度随时间的变化，同样与实验观察到的现象一致。 论文的一个关键发现是，由于空间火蔓延的影响，PUF板上表面的热流密度分布呈现不均匀性。热解和形状变化首先从热流密度较高的板中心开始，然后逐渐向四周扩展和蔓延。这种非对称的热解和消耗模式揭示了火势复杂的空间动态。 关键词包括：多室火灾、固体可燃物、热解动力学和大涡模拟，这表明研究涵盖了建筑火灾安全、燃烧化学以及流体力学等多个领域的交叉知识。通过这样的数值模拟研究，学者们能够更好地理解火势蔓延的机理，为防火设计和消防安全策略提供理论支持。 这项工作对于理解固体可燃物在火势蔓延中的角色，以及如何通过改进建模技术来预测和控制火灾的动态发展具有重要意义。它不仅加深了我们对火灾科学的理解，也为实际的火灾安全工程提供了有价值的理论依据。