侧向风作用下上悬窗腔室火灾室内温度分布与转折临界研究

摘要

外立面上悬窗这一窗户类型因安全性能佳以及防雨被众多城市建筑选择．前人对无风以及正向风作用下的上悬窗腔室火灾进行了研究，但是现实中也会存在侧向风，侧向风相较正向风而言显著区别主要体现在正向风情况下腔室内部背风侧温度和迎风侧温度对称分布，同一高度处背风侧与迎风侧没有明显温度差，而侧向风作用下腔室内部同一高度处迎风侧和背风侧存在显著温度差异，因此有必要研究侧向风作用下上悬窗腔室火灾行为规律．本文利用1∶8比例的缩尺寸实验台，研究了不同环境风速、开口尺寸、开窗角度条件下腔室火灾室内温度分布与转折行为．结果表明，腔室内部火焰随着热释放速率的增加从迎风侧移动到背风侧，同一高度室内温度从迎风侧温度高于背风侧，转变为背风侧温度高于迎风侧温度．把腔室内部背风侧温度高于迎风侧温度时的热释放速率定义为临界热释放速率，临界热释放速率随着侧向风速的增加而减小，随着开窗角度的增大而增大．这种转变是由于热浮力与侧向风的惯性力互相竞争而导致的，基于两者的耦合作用机制分析，推导了侧向风作用下表征温度转折临界热释放速率的特征长度l，建立了室内温度转折临界热释放速率与新定义的弗劳德数之间的关系模型．

关键词

上悬窗 / 侧向风 / 腔室火灾 / 室内温度 / 临界转折

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2024YFC3014702); 国家自然科学基金资助项目(52276140); 统筹推进世界一流大学和一流学科建设专项资金资助项目(YD2320002007)