电梯运行对高层建筑烟气扩散的CFD模拟研究

本文主要探讨了电梯运动对高层建筑电梯井及其前室烟气运动的影响，由作者朱耀杰在太原理工大学安全工程系进行研究。研究背景是鉴于高层建筑火灾时，人员疏散面临诸多挑战，如楼梯容量有限，电梯疏散作为一种潜在解决方案受到关注。电梯紧急疏散系统的概念提出后，学者们开始深入研究电梯在火灾情况下的功能和安全性。 电梯运行时，其产生的"活塞效应"会对烟气流动产生显著影响。烟气在电梯井中的扩散受多种因素驱动，包括烟囱效应（热气流上升）、烟气浮力和膨胀、外部风的影响，以及可能存在的加压送风系统。然而，对于电梯动态过程中的烟气扩散，目前的研究相对较少，尤其是在数值模拟方面的深入探究。 文章的核心内容是通过建立高层建筑电梯井的物理模型，利用计算流体动力学（CFD）工具，采用大涡模拟方法对电梯运行时的烟气运动进行数值模拟。这一模拟旨在揭示电梯运动如何改变电梯井内的压力分布，使得烟气更容易通过电梯门缝隙进入非着火层的前室，从而影响这些区域的空气质量，特别是有毒气体如一氧化碳（CO）的浓度。 研究结果显示，电梯运行时烟气扩散情况更为复杂，这强调了在设计和管理高层建筑时，除了在电梯前室实施加压送风措施外，还需注意减少电梯门缝面积，以及优化电梯井的通风策略。这样可以有效防止烟气扩散至非着火楼层，提高火灾中人员的安全疏散效率。 本文为理解和预测电梯井在火灾时的烟气行为提供了定量的科学依据，对于高层建筑的消防安全设计和应急管理具有重要的实践意义。通过数值模拟的结果，可以为建筑设计者和消防工程师提供有价值的参考，以便于他们在设计时考虑到电梯运动对烟气扩散的影响，从而制定出更为有效的防灾疏散策略。