·120· 北京科技大学学报 2004年第2期 如图3所示，可将巷道中的火烟羽流再分成 常系数k(以下遇到类似的问题以同样方法处 两个区域，即基本未受顶板影响的羽流区I和受 理)，则上式写为 到顶板影响的撞击区Ⅱ.在撞击区中，由于流动 △pn=-kB盼gH5p. 受到顶板的限制，压强增高，使流线发生折转，流 则C断面逆转烟流平均密度为 线的转折点D可作为羽流区与撞击区的分界点， pc=p.+App=p.l1-kBgH-3. 图3中C点（也即图1中的C点）与D点距底 由此可得逆行烟流的质量流量为 板的距离相差不大，可以认为近似相等（即z G=Qtpc=kckiks Bol Hsp.l1-kBgH-(9) z),只是D点较C点沿水平方向向下风测移动D 烟流到达$点再次发生转向前的速度（沿巷 的距离，因此设C断面逆转的羽流总的体积流量 道纵向，即水平方向速度)可由B点断面处速度 就是D断面逆转的体积流量，即Qc=Q。.并设C 代替，即=QA.式中A为B断面巷道断面 断面的烟流密度与D断面所在羽流断面的平均 积，可设A。=kA(A为巷道断面积).将式(1")代入， 密度相等.假设烟流到达C断面后，发生逆转烟 注意到Qa=Gp(因为本研究关心的是断面上的 流量为k2(k系数，0≤k≤0.5)，且质量流量不再 平均温度，因此近似认为B断面的平均密度与B 发生变化，即不再与周围气体发生掺混作用.由 点密度相同)，有 式(1)可得C断面处逆行的体积流量 Vo=kckikskokiBoH3pA-1-kB8gH-5pp (10) Qt=kckiks BolHs 1) 联立式(8)和式(10)并取p=p,可得 Pa=kBHIA-u,11-kBgHsOPp. (11) Ve 真实气体温度越低（或密度越大），真实气体 D 与理想气体差别越大，高温（低密度）烟流均可视 为理想气体，因此，烟流和风流都满足理想气体 状态方程式，由此给出风流密度和烟流密度的关 系为 P.-RTp: Pe RT.po 图3水平巷道火烟羽流 而火灾期间因火场附近为非封闭区域，高温使气 Fig.3 Smoke plume in a horizontal airway 体膨胀，密度降低，故该区域的静压变化很小，近 似取P=P.,燃烧生成气体假定以N:(气体常数 应用式(2)及z,B,的定义式，可推导出D断 R=0.29680kJ/(kgK)),C0(R=0.29683kJ/(kg 面所在断面轴线处的烟流密度差 K)和C02(R=0.18892k/(kgK))为主，火灾烟 4-k学”-kgHn (2) 流与风流的气体常数(R=0.287kJ/(kg·K))比较 由式(3)，D断面处的浮羽流半径厚度为 接近，计算时近似取R=R,则上式变为 bp=kiksH (3) P.pr=TT. (12) 实际上由于受到水平风速的影响，D断面的 联立式(11)和式(12)，可得B点烟流温度（注：T 羽流己经不完全是圆形断面，但考虑到巷道的有 为热力学温度，K;t为摄氏温度，℃). 限性，仍将羽流断面视为圆形.而实际的羽流半 Ta=T.P=k-BH-1Au1-kBgH-T.(13) 径厚度要略高于式(3)的值，但仍可按式(3)计 对S点所在断面烟流温度可取T=T,设逆行烟 算.将式(3)代入(4)式可得D断面羽流断面密度 流与巷壁接触的平均巷道周长0=kU(U为巷道 差分布： 断面周长)，且注意到热力学温度T之差与摄氏温 yp(D,r）=△D.be uim (4) 度t之差相等，则由式(7)有 则根据式(3")式(4)及△po可得D断面羽流平均密 L-aUCp 度差为 (14) 4po-k无H"pdr 式中，M=k2B2H-oAd1-kBgH-2-1,k,k, =-kkB时gHrp.ed. k"为待定系数，均为正值，通过式(14)可引出两 因为，k,元，心ed均为常系数，故可以合并为 个量纲为1的量：北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 如 图 所 示 ， 可 将 巷 道 中 的火烟 羽 流 再 分 成 两个 区域 ， 即基 本未受顶 板 影 响 的羽 流 区 和 受 到顶 板 影 响 的撞 击 区 在撞 击 区 中 ， 由于 流 动 受 到顶板 的限制 ， 压 强增 高 ， 使流 线发 生折 转 流 线 的转折 点 可 作 为羽 流 区 与撞 击 区 的分 界 点 图 中 点 也 即 图 中 的 点 与 点距 底 板 的距 离相 差 不 大 ， 可 以认 为近 似相 等 即几二 ， 只 是 点较 点沿 水 平 方 向 向下 风 测 移 动 的距 离 因此 设 断面 逆 转 的羽 流 总 的体 积 流 量 就 是 断面逆 转 的体积 流 量 ， 即 并设 断面 的烟 流 密度 与 断 面所 在羽 流 断 面 的平 均 密度 相 等 假 设 烟 流 到达 断面 后 ， 发 生逆 转 烟 流量 为 反 系数 ， ‘ ‘ ， 且质 量 流 量 不 再 发 生变 化 ， 即不 再 与周 围气 体 发 生 掺 混 作 用 由 式 可 得 断面 处逆 行 的体 积 流 量 二 友 几 ，‘，尸 厂， ， 沐 古 图 水 平巷 道 火 烟 羽 流 · 抚 侧 应 用 式 及而 ， 。 的定义 式 ， 可 推 导 出 断 面所 在 断面 轴 线 处 的烟 流 密度 差 帆 一 棍群黔舀 一从衅诊 一 、 一 云 一 ， 哟 由式 ， 断面 处 的浮 羽 流 半径 厚度 为 。 二 从瓦 实 际 上 由于 受 到水 平 风 速 的影 响 ， 断 面 的 羽 流 已 经 不 完全 是 圆形 断面 ， 但 考虑 到巷道 的有 限性 ， 仍 将羽 流 断面 视 为 圆形 而 实 际 的羽 流 半 径 厚度 要 略 高 于式 ’ 的值 ， 但 仍 可 按 式 ’ 计 算 将式 ， 代 入 式可 得 断面羽 流 断面 密 度 差 分布 彻 ， 一 如 孟云舔 ’ 则根据 式 ’ 式’ 及 如 。 可 得 断面 羽 流 平 均 密 度 差 为 炳 一 渝摆帆 一 儡 一、 、 洲 一 一， 。 犷 一 、 因 为棍 ， 允 ， 、 ， 弃 一 ，均 为 常 系数 ， 故 可 以合 并 为 常 系 数 以下 遇 到 类 似 的 问题 以 同样方 法 处 理 ， 则 上 式 写 为 如 。 一 怡 一 ’ 一 气 则 断面逆 转 烟 流 平 均 密 度 为 一 彻 一 一 胭黔 一 ’ 一 州 由此 可 得逆 行 烟 流 的质 量 流 量 为 二 匆 棍 同 ’分加，一 胭君舍 一 ’ 一 烟 流 到 达 点再 次 发 生转 向前 的速 度 沿 巷 道 纵 向 ， 即水 平 方 向速 度 可 由 点 断 面 处速 度 代替 ， 即 朔 式中 。 为 断面 巷道 断面 积 ， 可 设 。 二 鹅 为巷道 断面积 将 式 ’ 代入 ， 注 意 到 坯 加 。 因为本研 究 关 心 的是 断 面 上 的 平 均温 度 ， 因此 近 似 认 为 断 面 的平 均密 度与 点密 度 相 同 ， 有 。 ，丸从 ’ 。 ’月尸 ‘协 一 ， 一 粉 一 ’ 一 ，‘，卜石 ’ 联 立 式 和 式 并取八 ， 。 ， 可 得 户 。 左刀黔万 ，灿 一， ， 一 妞君蓄 一 ’牙 加 真实气 体温度越 低 或密 度 越大 ， 真 实气 体 与理想气 体 差 别越大 ， 高温 低 密度 烟 流均可视 为理 想 气 体 因此 ， 烟 流 和 风 流 都 满 足 理想 气 体 状 态 方程 式 ， 由此 给 出风 流 密度 和烟 流 密度 的关 系 为 鱼 不刃 兀尸’ 而 火 灾 期 间 因火场 附近 为非封 闭区 域 ， 高温 使气 体膨胀 ， 密度 降低 ， 故 该 区域 的静压变化很 小 ， 近 似 取介 燃 烧 生成 气 体假 定 以 气 体常数 · ， 曰 · 和 沃 · 为主 ， 火灾烟 流 与风 流 的气 体 常数 “ 地 · 比较 接 近 ， 计 算时近 似取 。 ， 则上 式 变 为 巾 联立 式 和 式 ， 可 得 点烟 流 温 度 注 为热 力学温 度 ， 为摄 氏温 度 ， ℃ 几 立 二 犷谕 一 牙司 一 妞若 门 一 尸 ， 一 兀 对 点所 在 断面烟 流温 度 可 取 几 设 逆行 烟 流 与巷 壁 接触 的平 均巷 道 周 长百二 棍 为巷 道 断面 周长 ， 且注 意到热 力学温度 丁之 差 与摄 氏温 度 之 差 相 等 ， 则 由式 有 ， 几 一 、 二二 ， ，。 二 ， 了 卜 。 ，， ， 。 。 ， 卜，。 一 塌扩 尸 ’ 一 ’ ’“ 尸 ” 犷 ’ 印 。 ‘ 一 妞若 门 一 ’ ’ 式 中 ， 卜溉 刀 一 切 一 了蓄 一 ’ 一 「 ，一 ， ， ’， 尸 为待 定系数 ， 均 为 正值 ， 通 过 式 可 引 出两 个 量 纲 为 的量