林辰

摘要：為了有效避免學(xué)校食堂發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)用火災(zāi)模擬軟件FDS+EVAC，建立某學(xué)校食堂火災(zāi)事故模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析。通過試驗(yàn)?zāi)M所得到的數(shù)據(jù)，分析不同因素對(duì)人員疏散的影響。

關(guān)鍵詞：食堂火災(zāi);FDS+EVAC;人員疏散

近年來，高校學(xué)生食堂火災(zāi)時(shí)有發(fā)生，已引起我們的重視。食堂是人員滯留較多的區(qū)域，一旦發(fā)生火災(zāi)就勢(shì)必牽涉大量人員的疏散問題，這樣不僅對(duì)學(xué)校所有人員的生活產(chǎn)生影響，造成很大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，而且會(huì)讓學(xué)生惶恐，萬一解決不及時(shí)且人員疏散工作不到位，則易發(fā)生危險(xiǎn)事故，最終的損失不可估量。

一、軟件應(yīng)用簡介

FDS（FireDynamicsSimulator）是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）（McGrattan等，2007）開發(fā)的一個(gè)功能強(qiáng)大的火災(zāi)模擬器。FDS以計(jì)算流體力學(xué)（CFD）為基礎(chǔ)，適用于模擬低速和熱驅(qū)動(dòng)流的火災(zāi)場(chǎng)景，可廣泛地模擬多種火災(zāi)，如爐火。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?/p>

實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象為某學(xué)校食堂，食堂長38m，寬34.2m，樓層高4.2m，共3層。食堂一層的總體布局如圖1所示。圖中A區(qū)域表示食堂的主餐廳，為學(xué)生們的主要就餐區(qū)，B區(qū)域?yàn)閺N房和取飯?zhí)帲珻區(qū)域?yàn)榇娣咆浳锏牡胤?，D區(qū)域?yàn)榛厥张_(tái)（餐具回收和剩余飯菜處理處），E、F、G、H分別為門1、門2、門3、門4，是食堂前后大門，也是主要的逃生出口，4個(gè)門的寬度均為3m。

火源的設(shè)置。筆者將火源設(shè)置在B區(qū)域廚房和取飯?zhí)?。這樣設(shè)置的原因是廚房比較容易著火，易燃物較多，能模擬出起火時(shí)最嚴(yán)重情景。

初始條件設(shè)置。環(huán)境溫度設(shè)置為20℃;氣壓設(shè)置1.01*105Pa;模擬時(shí)間設(shè)置為450秒;地面為絕熱材料;墻體為混凝土，厚度為0.2米;桌椅為松木材料;回收臺(tái)為鋁合金材料。

人員參數(shù)設(shè)定。食堂人員類別為成年人，總?cè)藬?shù)設(shè)定為950人（對(duì)于餐廳區(qū)域的人員密度采用1.39m2/人）人員初始位置在主餐廳均勻分布。

三、模擬結(jié)果及分析

（一）煙氣

許多火災(zāi)事例結(jié)果表明，在火災(zāi)中2/3以上的死亡者的死亡原因是煙氣造成的，其中大多數(shù)是吸入了煙氣中有毒氣體昏迷而死。因此，對(duì)煙氣層的研究有很重要的意義。以下是煙氣模擬截圖。

在空間較大的地方，煙氣伴隨熱氣流先是沿垂直的方向向上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到頂棚后，煙氣變成水平方向的頂棚射流并逐步擴(kuò)散至整個(gè)頂棚表面，100s時(shí)蔓延至整個(gè)食堂，此時(shí)的煙氣高度還在1.8m高的范圍內(nèi)，如圖2所示。隨著火勢(shì)在繼續(xù)加劇，煙氣層的厚度在下降，煙氣對(duì)于個(gè)子較高同學(xué)的逃離產(chǎn)生較嚴(yán)重的影響。

（二）人員疏散

疏散時(shí)間包括察覺火災(zāi)時(shí)間與行為反應(yīng)時(shí)間。計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)置40s左右是人的察覺火災(zāi)時(shí)間，這段時(shí)間人們會(huì)發(fā)現(xiàn)火情，并作出相應(yīng)的逃離判斷。以下是人員疏散情況截圖。

通過預(yù)動(dòng)作反應(yīng)后，30s時(shí)進(jìn)入疏散狀態(tài)。由圖4可觀察到，人員離開食堂時(shí)間約為120s，在60s時(shí)由于安全出口寬度不夠造成大多數(shù)人擁堵在四個(gè)門的安全出口附近，雖然最終所有人員能從四個(gè)出口逃離，但出口的寬度不夠?qū)?，在人員逃離中容易造成危險(xiǎn)事故。

（三）模擬結(jié)果分析

結(jié)合FDS+EVAC模擬的結(jié)果可以看出，30s時(shí)已經(jīng)進(jìn)入疏散狀態(tài)，考慮到煙氣擴(kuò)散時(shí)間，人員還未完全疏散，煙氣已經(jīng)降到人的高度范圍內(nèi)了，再加上障礙物過多，內(nèi)部疏散空間受到障礙物的限制;逃生出口不夠?qū)?，大量人員擁擠在出口處，在疏散中容易造成踩踏等事故，這勢(shì)必對(duì)疏散帶來嚴(yán)重影響。因此，可以減少桌椅的數(shù)量;出口的數(shù)量可以增加，出口寬度要在一定程度上增加。

四、結(jié)語

本文通過對(duì)某學(xué)校食堂火災(zāi)疏散模擬實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生食堂的消防工作給予了一定程度上的幫助，但這次實(shí)驗(yàn)人員逃生對(duì)出口的選擇以及疏散路徑的選擇算法是依據(jù)最短的路線，未考慮群組集中效應(yīng)等現(xiàn)象造成的影響，因此與實(shí)際情況存在一些差異。

參考文獻(xiàn)：

徐艷秋，王振東.基于Pathfinder和FDS的火場(chǎng)下人員疏散研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012，8（2）：50-54.

李文娜.FDS_EVAC在老舊廠房火災(zāi)隱患整改中的應(yīng)用[J].科技展望，2016，26（13）：119-120.