[發(fā)明專利]一種用于建筑通風排煙實驗的通用釋放源裝置

有效

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• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103439077A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張智力;朱鳴;王健;高軍;張淇淇
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司;同濟大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱羽流通風與排煙領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于建筑通風排煙實驗的通用釋放源裝置。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，建筑技術(shù)水平和人們生活水平的提高，越來越多的高大空間建筑成為人們工作和生活的居留空間，例如商場、影院、體育場、廠房、交通樞紐站等。現(xiàn)代建筑物為滿足日益增長的人民對于生活品質(zhì)的追求，建筑物內(nèi)不斷涌現(xiàn)各類中庭等高大空間，給建筑物的通風及防排煙帶來很大壓力。目前在高大空間建筑在通風和排煙設(shè)計時存在以下問題：

1、高大空間由于存在由熱源驅(qū)動的熱對流羽流通風，從而導致了高大空間熱分層，且該現(xiàn)象使高大空間在空調(diào)負荷的計算、室內(nèi)空氣品質(zhì)的控制、空調(diào)末端的選擇都有一定的影響，且目前缺乏熱分層共性特征及其理論的研究，數(shù)學模型不足，不能形成公認的理論體系。因此研究高大空間的熱羽流通風對空氣的負荷計算，系統(tǒng)及末端的合理選擇有著重要的作用，進而有效控制室內(nèi)有害氣體、顆粒物及傳染病菌隨空氣流動的傳播與擴散，以及整個空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能也有著重要的作用。

2、在高大空間的排煙設(shè)計中，由煙氣熱對流羽流導致的熱分層也是室內(nèi)火災和煙氣運動中的常見現(xiàn)象，現(xiàn)行《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016中對中庭等高大空間的機械排煙量的規(guī)定還只是停留在按照體積取換氣次數(shù)考慮；沒有考慮可能發(fā)生的火災的火源特性及高大空間本身的特點。大空間建筑的人員密度較大，發(fā)生火災時，傷亡者中大多是由于吸入煙氣中毒所至或中毒后暈厥被火燒死。因此，為了保證火災中人員在煙氣曼延前有安全的疏散通道和足夠的疏散時間，需要了解煙氣的擴散過程、各種排煙方法對煙氣擴散規(guī)律的影響和煙氣擴散對室內(nèi)氣流運動的影響，以便確定有效的控制火災煙氣擴散的方法和組織人員疏散的方式。

目前通風防排煙煙氣分析所用的主要方法為CFD數(shù)值模擬和模型實驗2種。其中，CFD模擬基于控制方程的抽象化和邊界條件簡化，在缺乏實驗驗證的情況下，往往難以確定計算結(jié)果的準確性。而依照相似理論建立模型，保證縮尺模型和原建筑空間具有相同的準則數(shù)(Fr，Re)的前提下進行實驗的辦法具有不需依賴經(jīng)驗理論、可靠性高的優(yōu)點。

模型實驗一般分為熱空氣流模擬熱對流羽流的同介質(zhì)的模型試驗，以及用鹽水密度流模擬熱對流羽流的異介質(zhì)的模型試驗兩類。排煙和熱通風實驗一般滿足Fr相等、Re接近，一般將Re數(shù)進入自模區(qū)作為滿足模型實驗的條件。通常模擬實驗均有介質(zhì)流的初始動量不為零而導致了模擬的誤差問題。在實際的火災煙氣擴散過程中，煙氣是由浮力或者機械排風的動力驅(qū)動的，火源具有高湍流低速度的特征。但在介質(zhì)模型實驗中，介質(zhì)注入具有一定的初速，介質(zhì)注入后在重力和初始動量的共同作用下運動。同時，為了保證模擬火災源和的高湍流，需要保證Re≥10⁴即保證湍流注入保持高速度從而形成湍流，這就與低速度的條件形成了矛盾。同時對于Re數(shù)相似性來說，同介質(zhì)實驗不如異介質(zhì)實驗模擬準確，具有一定的誤差，但是若通過改進介質(zhì)釋放裝置湍流加強，可以使得相似性大大改善。

為了解決介質(zhì)釋放出動量不為零的問題，本發(fā)明提供了一種用于建筑通風排煙實驗中模擬熱源高湍流、低速度特征的釋放裝置。解決了建筑火災、熱羽流通風異介質(zhì)實驗中的源條件相似的核心問題，可大幅提升模型實驗的幾何相似范圍。同時改進介質(zhì)釋放裝置湍流加強，可以使得同介質(zhì)實驗相似性大大改善，減小實驗誤差，增大實驗使用范圍。該裝置通用于建筑通風排煙模型實驗中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的介質(zhì)釋放出動量不為零的問題而提供一種用于建筑通風排煙實驗的通用釋放源裝置，該裝置能夠模擬熱源高湍流、低速度的特征。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種用于建筑通風排煙實驗的通用釋放源裝置，該裝置包括介質(zhì)注入管與緩沖腔，所述的緩沖腔連接在介質(zhì)注入管的下端，緩沖腔與介質(zhì)注入管連接處的腔壁上開設(shè)有介質(zhì)注入孔，所述的緩沖腔的內(nèi)部設(shè)有內(nèi)部導流孔板，緩沖腔的底端設(shè)有出口導流孔板；

介質(zhì)從介質(zhì)注入管通過介質(zhì)注入孔進入緩沖腔內(nèi)部，流經(jīng)介質(zhì)注入孔后的介質(zhì)速度增加，湍流迅速強化，介質(zhì)再流經(jīng)內(nèi)部導流孔板，從出口導流孔板流出，內(nèi)部導流孔板與出口導流孔板對介質(zhì)進行均流和進一步減速，同時過濾大尺度的渦旋，從出口導流孔板流出的介質(zhì)為低速度高湍流的流體。

所述的介質(zhì)注入管為圓柱形管道，介質(zhì)注入管與緩沖腔之間焊接連接。

所述的緩沖腔為圓柱形腔體。

所述的內(nèi)部導流孔板設(shè)有數(shù)個，豎向分層布設(shè)在緩沖腔的內(nèi)部。