FDS模拟研究：井下烟道在巷道火灾中的影响

"本文探讨了井下烟道在巷道火灾中的数值模拟研究，利用FDS软件分析了有无顶棚烟道对巷道火灾的影响，着重关注温度场和烟气流动特性。" 在矿井火灾防治领域，由于其对生命安全和财产的巨大威胁，对于火灾的研究变得至关重要。矿井火灾分为内因和外因两类，外因火灾往往由于巷道条件复杂而研究不足。FDS（Fire Dynamics Simulator）作为一种先进的火灾动力学模拟软件，能够基于低马赫数流动的N-S方程，精确模拟火灾中的烟气和热传递过程，对火场现象进行细致再现。 本文以FDS为工具，针对矿井巷道火灾模拟进行深入研究。作者构建了两种模型：有顶棚烟道和无顶棚烟道的水平巷道模型。通过对火灾发生时巷道内的温度场分布和烟气流动特性进行对比分析，评估了顶棚烟道在火灾情况下的实际效果。实验结果显示，设置顶棚烟道能有效抑制巷道内烟气的流动，降低温度，有利于人员疏散。 FDS软件的核心在于大涡模拟（LES）方法，它通过连续方程和动量守恒方程等基础流体动力学原理，追踪火灾中流体运动的细节。连续方程描述了流体密度的时间变化，动量守恒方程则反映了流体速度的变化，两者结合用于解决火场中的复杂流动问题。 在实际应用中，FDS可以设定多变量物理参数，适应不同火场环境，如温度、压力、燃烧速率等，模拟火势的发展和烟气扩散。通过模拟，研究人员发现，随着风速的增加，巷道内的温度显著下降，这有助于热流的快速分散，为井下人员提供更安全的疏散路径。 井下烟道的设计对于控制巷道火灾具有积极意义，尤其是在提高人员疏散效率和减少火灾损害方面。通过FDS的数值模拟，我们可以更深入地理解火灾动力学，并据此优化矿井的安全设施设计，提升矿井火灾防控能力。这一研究对于未来矿井安全标准的制定和完善具有重要的参考价值。