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第五章 火羽流与顶棚射流 第五章 火羽流与顶棚射流 本章主要内容: 本章主要内容: 1. 扩散火焰的有关基本知识 1. 扩散火焰的有关基本知识 2. 火羽流的特征（火焰高度、虚点源的概念及计 2. 火羽流的特征（火焰高度、虚点源的概念及计 算方法、羽流的速度与温度） 算方法、羽流的速度与温度） 3. 理想羽流的理论分析方法 （模型建立与公式 3. 理想羽流的理论分析方法 （模型建立与公式 推导、与实验结果的比较） 推导、与实验结果的比较） 4. 常见的羽流质量流量计算公式 4. 常见的羽流质量流量计算公式 5. 顶棚射流的特征及其在火灾探测及自动喷水灭 5. 顶棚射流的特征及其在火灾探测及自动喷水灭 火系统响应中的应用 火系统响应中的应用 图5.1 室内火灾热烟气发展过程图示 研究火羽流与顶棚射流的意义 1.分析火灾和烟气在建筑物中的发展和蔓延规 律、科学合理地设置火灾探测器和自动灭火 系统的喷头、进行有效的防排烟设计和建筑 结构的受热稳定检验。 2.在火灾区域模拟方法中，火源热释放速率模 型是能量守恒方程的源项，而热烟气层与冷 空气层之间的能量交换主要通过羽流来实 现。烟气的生成量主要取决于羽流的质量流 量，它是进行火灾模拟、火灾及烟气发展评 价和防排烟设计的基础。 模型描述的是实际问题的内蕴的特征。量纲 有赖于基本量的选择，是外加的有关量的度 5.1 扩散火焰 量手段。模型所描述的规律应该独立于量纲 的影响。机理模型的深入探讨应该排除量纲 的影响。因此机理模型需要无量纲化。使用 5.1.1 物理相似性分析 无量纲量来描述客观规律。 *  Zukoski无量纲热释放速率Q 火源的热释放速率，kW  * Q Q c T gD D 2 (5.1) p 火源的直径或当量直径，m 环境空气的密度，kg/m3 环境空气的温度，K 环境空气的定压比热容，kJ/kg.K 弗洛德数Fr 描述惯性力和浮力之间相互关系的无量 纲准数。 2 u Fr (5.2) gL u ：可燃气的喷射速度，m/s L ：火焰的特征长度，如火焰的直径，m g ：重力加速度，m/s2 弗洛德数Fr 1表明惯性力和浮力相平 衡；较大的弗洛德数表明由燃烧器喷射的 可燃气具有较高的初始动量，即可燃气具 有较大的射流速度，