火灾施加热通量结构分析
Allan Jowsey
爱丁堡大学
声明
本论文描述的研究报告一直完全由艾伦在教授何塞，阿西夫博士和芭芭拉博士的指导下完成。其他的引用已经在引用目录中给出。
艾伦
2006年9月
摘要
过去二十年中已经看到了数据和分析方法建立结构在火灾行为的新的见解。这些方法已经缓慢迁移到实践，形成了现代定量结构防火工程的基础。世界贸易中心倒塌的事件增加预期性能在大型结构和其他建筑物火灾条件下的兴趣，但同时质疑古典和现代的方法合适性。 辩论的问题是对待火灾所提供的热量输入的结构元素。目前应用于火灾结构设计的方法简化的认为是火现象边界条件。简化的级别随有所使用的方法不同而不同，但它正变得越来越认捕获结构元件正确的热输入是为进行准确评价火灾机械响应要求必要的需求。
隐含在传热计算的基本参数的研究为对流和辐射热的分析基础大型火灾的一系列的过程中结构上施加的通量提供了更大的分辨率。这些测试表明在充分发展较大的空间变化存在的火灾需要进一步强调定义一个火灾。
这项研究提出了一种新的方法来确定强加热通量结构的构件。正确表征温度崛起的结构性的元素。计算性后-处理模型流体动力学工具的开发是为了建立施加在所有表面由一个火灾中的热量通量。这个模型对于任何计算性流体的动力学模型将作为一种工具并且在这个基础上很好的解决的当地的天然气的条件。烟雾层和产品的燃烧分析所允许的热通量根据烟雾的吸光系数和温度而被定义。通过全面考虑时间和空间的分散度，这些热通量定义在结构上所有点处。此外，通过考虑方向性和两者兼备传统风格在火灾中的特征长度和时标来定义热通量。长度尺度评估不同结构性对象的几何形状，而时间尺度为评估不同结构性的材料对象应用于火灾的保护。模型的输出提供了结构对象热分析的输入。这是优先于结构分析并且非常重要的步骤。
这个模型被证实先前大面积活在测试的实验结果完全一致。此外，与当前的方法相比较来展现出它潜在的不足。
根据一个结构工程的应用，两个方案被评估。在多层建筑的大面积火灾和复杂几何结构建筑的火灾为现实热输入在结构消防工程环境提供实例。
第一章
1.1项目背景
无论是在过去还是在目前的基础，耐火计算经常通过火指定的气相的温度 - 时间历史记录表示。加热在任何反馈耦合因表面的效果上的气相过程中产生的温度变化而被忽视，因此视为二阶重要。例如，标准的ISO-834 [1]或参数[2]的温度 - 时间曲线被采用。根据所定义的
产生的对流和辐射通量可，实际的热传递给结构可以被定义。在此基础上[3]，能量方程的结构元件可以解决，并且根据在热响应能力的界面材料可以定义在两个不同的形式。
（热薄的材料，如钢）（1.1）
（热厚的材料，如混凝土）（1.2）
在这两种情况下的边界条件对应的消防输入，并且是由以下公式给定的，
（热薄）（1.3）
（热厚）（1.4）
其中，Tg为所施加的气体温度所定义的温度 - 时间曲线。固体表面的发射率εS由下式给出εg气体。简单与直接热交换车厢外环境的组件构成外壳的边界已被忽略，但也可以用这些表达式。热薄元素将是暴露的区域。未曝光区域可以被忽略或视为亏损到周围温度。在热厚材料的边界条件的基础上，将其固定在未曝光的区域来建立这一侧的元素。如果火灾是在其他侧，然而一个类似的边界条件将被包括在这里，如果没有大火施加的环境温度下的热损失可以假定。
现在，热响应问题的本质确定表面温度的变化的结构。在热厚的材料的情况下，这是利益主体结构防火工程，是一个非平凡的问题，是由于高度非线性的边界条件下所施加，如公式（1.4）表示的性质。在一般情况下，这只能通过数值传热解决程序，优选采用隐式算法，解决耦合方程的设置，从而获得热条件演变的表面固体。
根据不同的应用程序和所需的准确度也有两个其他办法绕过上述复杂。首先，热等同于表面温度可能施加边界条件的结构元素到本地的气体温度，因此，它不需要进行计算。此方法是非常有吸引力的。由于其简单，它减少了一个简单的热建模问题传导分析，但在许多情况下，它会显着高估该结构的温度，因此导致过于保守。其次，在验证的上下文中使用的测试数据，它可能是可以使用所测得的表面温度。此过程是通过建模，包括拉蒙特[4]和莫斯克利夫顿[5]建模时的卡丁顿帧测试。显然，适当地定位监控设备能够被用在这些方案，并在真火的情况下，这种类型的数据是不一般可用。设计方法一般不存在替代进行详细的热分析，特别是如果对象是被保护。
1.2研究的目的
该项目承担的任务是解决热边界燃烧和固相之间的气相环境条件代表的结构构件，使用一种新的方法，以决定强加热通量。
图1.1显示了说明CFD模拟结果，使用FDS它被嵌入在一个相同的火车厢但有三个不同的长宽比的轰燃后的情况。它可以观察到温度变化大于600C°存在于整个在每一种情况下的隔室。此外，分析预测烟灰体积分数也显示了良好定义的分布。这些观察强调是单室温度的基本前提可能过于简化，甚至超越了生长阶段的火灾。该后果是需要计算局部温度和解决了辐射输运方程，建立真正的边界通量。这只能通过使用适当的车厢火灾模型或通过辐射通量的实验表征不同的表面。
（C）
图1.1：温度轮廓包括三个类似的FDS计算，具有不同长度（一）4米，（二）8米，（三）16米的隔室。轮廓线在C°。该项目研究普遍采用的基本参数来了解对流和辐射传热计算在更高级别的效果，他们可以应用在结构防火工程中，以便能够正确地表征的温度上升结构元素。计算流体模型后处理动力工具允许建立强加在所有的热通量表面火。在这种模式的前提下，需要很好地解决当地气条件。烟气层的分析和燃烧产物允许热通量定义基于烟雾吸收系数和温度。这些热通量被定义在上的所有点的结构考虑全时空分布。它是输出模型给出的，它提供了输入的热分析的结构构件。
1.21章落提纲
第2章传热结构元素概述
通过传热方法，概述提供很多现行做法，来评估火灾自定义火传热方法。该车厢火灾背后的基本概念是温度 - 时间曲线技术发展出台前进行了讨论。热包括简单的模型，通过对传输方法进行检讨复杂的数值计算方法。室内火灾模型进行检讨重视自己的能力来模拟轰燃后的火灾行为。
第3章对流换热
结构元件对流换热的定义介绍被给出，并且呈现了理论背景，然后为了定义自己的影响，所有相关潜在参数的形式的调查研究被操作。自由和强制对流被认为是适用于各种不同的相关结构元，并且对这些元件进行了评价。所有参数都涉及调查的传热系数。
第4章辐射传热
辐射传热的结构元素的概念被引入。背景理论提供了基础，承接研究所有相关参数，以确定其影响上下文结构防火工程。
第5章卡丁顿大型防火测试分析
在BRE1999隔墙的基础上年卡丁顿大型火灾试验开展的实验数据提供热通量分析内部分。由于在测试中热通量测量的数量有限，开发了一种方法来定义在辐射车厢内的强度图的基础上校正热电偶气体温度。这些反过来与热通量测量，以验证其是否合适。热通量的地图可以发现有趣的现象，通常在不会被注意到的条件下轰燃后给定的温度映射。
第6章固体的特性加热时间
热厚和热薄的结构元件的响应是传导理论的基础上分析的。通过分析材料的热属性可以定义特性的加热时间。允许如热通量的数据进行平均，从而计算的速度解释CFD的结果。
第7章热通量模型开发
热通量的后处理中所使用方法的发展模型被解释。简要介绍模型，其次是如何从CFD等软件中提取所需的数据FDS。对流控制量的定义和计算辐射通量的给定，在第3和第4章的研究的基础上，从而开发定义第6章中使用的特征的加热时间。
第8章模型验证
为了证明该模型的有效性和准确，卡丁顿大型火灾试验形成了比较的基础。重新创建一个测试FDS和热通量模型，应用到结构表面的热量通量。然后，比较测得的测试通量，对FDS 通量和通量可预期使用欧洲规范方法。
第9章结构分析应用
热通量模式中应用在一个完整的结构分析的上下文中。主要应用的是一个大型多层建筑物的表面热通量的边界条件，以被用作成有限元素，计算输入的固相温度模型。另一种应用是具有复杂的结构构件几何图形，包括蜂窝梁和桁架系统。比较结构行为给予充分的空间和时间时，在构件上的分辨率被定义。为响应欧洲规范采用加热方法。
第10章结论和进一步的工作
概要开展的工作，研究成果方法和需要进一步研究的思路和重点。
第二章
2.1介绍
本章将介绍和讨论可用来解决自定义结构分析热边界条件热环境的传热方法。
2.2车厢消防
可分为三个时期舱室火灾的演变;
1增长或预闪络阶段平均室。温度是比较低的，火是它的起源在附近本地;
2充分发展或轰燃后的火灾，期间所有涉及在车厢内的可燃物品和火焰出现填充的体积; 3衰减期，通常认定为后火阶段平均气温已下降到其峰值80％。
图2.1示出了这三个时期的上下文中的热释放火率（电源）。过渡到第2阶段时，就会发生火车厢边界之间的互动变得显著。这种转变是被称为“闪络”，它涉及到一个快速火势的蔓延，从局部燃烧领域的所有可燃房间内的表面。舱起火的结构分析从火灾环境中的热量转移到侧重于结构件，因此两个主要变量的关注子温度和火的持续时间。充分发展是火灾造成最大威胁的结构元件，因为当温度达到最高时，结构上的防火分析衰减期往往被忽视，由于相
对低的温度和适度的对结构的影响力。然而，衰减期还可能会带来很大的联营收缩应力结构件风险，发株冷却。
热闪释放率（千瓦）增长完全腐烂期间发展时期火时间图2.1
通风良好的室内火灾所在的发展虚线表示任一的燃料耗尽前闪络或熄灭之火
以下各节考虑火灾轰燃前后的阶段。焦点的大多数是考虑到后者，因为这是当结构成员极端会受到火灾的关键。
2.2.1预闪络
随着火车厢内的点火，三事件之一可能发生;
1火燃烧本身（没有足够的燃料），不涉及任何其他项目，如图2.1中的虚线;
2如果有足够的通风，火灾可能自行扑灭或在一个非常缓慢的速度继续燃烧，
可用的氧所决定;
3 给予足够的燃料和通风，火灾可能会进展到一个完全燃烧的状态（消防人员不干预）。 如果为了后者（事件3）发生，闪络需要发生。导致闪络的机制已被广泛研究，由沃特曼[6]的研究得出结论认为，热通量约为20千瓦/米楼层是必需的。其他指标flashover2的包括平均室温度为500-600C°和火红。沃特曼提出的热通量的值是相同的数量级，视为驾驶的临界热通量大多数燃料点火。热薄件的情况下，如纸，这一点尤其重要。然而，热厚的物品，如木材和其他厚易燃固体，远远高于价值是必要的。沃特曼指出，大部分热量被辐射来自上层的内到较低级别的隔室。大部分的辐射通量的起源热表面外壳的上部，火焰下天花板和热燃烧产物被困在天花板下。然而，这些相对重要性取决于燃油性质和通风的程度。
20世纪60年代，行政法院（CIB）国际消防委员会（W14）进行了一项研究，影响消防增长的变量涉及世界各地的9个实验室。进行以木材为燃料负载使用小规模的车厢的实验。该研究结果表明，高燃油床让火焰达到天花板更加迅速，从而促进在火势在较早的阶段蔓延可燃表面。其它相关的结论堆积密度为燃料，可要求具有低的堆积密度增加的传播火灾，可燃内衬材料也减少时间闪络。隔室衬里的作用，被发现有火发展很大的影响率。进一步的工作由托马斯和布伦进行。闪络的时间成正比的平方根车厢边界和热惯性（kρc）的材料。消防增长已经导致其代表性的研究[9]后的最初的潜伏期抛物线增长率（通常称为“叔平方火）
对低的温度和适度的对结构的影响力。然而，衰减期还可能会带来很大的联营收缩应力结构件风险，发株冷却。
热闪释放率（千瓦）增长完全腐烂期间发展时期火时间图2.1
通风良好的室内火灾所在的发展虚线表示任一的燃料耗尽前闪络或熄灭之火
以下各节考虑火灾轰燃前后的阶段。焦点的大多数是考虑到后者，因为这是当结构成员极端会受到火灾的关键。
2.2.1预闪络
随着火车厢内的点火，三事件之一可能发生;
1火燃烧本身（没有足够的燃料），不涉及任何其他项目，如图2.1中的虚线;
2如果有足够的通风，火灾可能自行扑灭或在一个非常缓慢的速度继续燃烧，
可用的氧所决定;
3 给予足够的燃料和通风，火灾可能会进展到一个完全燃烧的状态（消防人员不干预）。 如果为了后者（事件3）发生，闪络需要发生。导致闪络的机制已被广泛研究，由沃特曼[6]的研究得出结论认为，热通量约为20千瓦/米楼层是必需的。其他指标flashover2的包括平均室温度为500-600C°和火红。沃特曼提出的热通量的值是相同的数量级，视为驾驶的临界热通量大多数燃料点火。热薄件的情况下，如纸，这一点尤其重要。然而，热厚的物品，如木材和其他厚易燃固体，远远高于价值是必要的。沃特曼指出，大部分热量被辐射来自上层的内到较低级别的隔室。大部分的辐射通量的起源热表面外壳的上部，火焰下天花板和热燃烧产物被困在天花板下。然而，这些相对重要性取决于燃油性质和通风的程度。
20世纪60年代，行政法院（CIB）国际消防委员会（W14）进行了一项研究，影响消防增长的变量涉及世界各地的9个实验室。进行以木材为燃料负载使用小规模的车厢的实验。该研究结果表明，高燃油床让火焰达到天花板更加迅速，从而促进在火势在较早的阶段蔓延可燃表面。其它相关的结论堆积密度为燃料，可要求具有低的堆积密度增加的传播火灾，可燃内衬材料也减少时间闪络。隔室衬里的作用，被发现有火发展很大的影响率。进一步的工作由托马斯和布伦进行。闪络的时间成正比的平方根车厢边界和热惯性（kρc）的材料。消防增长已经导致其代表性的研究[9]后的最初的潜伏期抛物线增长率（通常称为“叔平方火）
其中，αf是火灾增长系数（千瓦/秒）
在表2.1中αf的典型值列在图2.2表示火灾示意。
表2.1：用于吨平方火灾参数[8
图2.2：抛物线火不同的T系数平方增长
2.2.2轰燃后
继闪络，最暴露易燃物品的表面假设是燃烧和热释放速率产生最高的可发展高温。
川越认为木材的燃烧率取决于车厢内不同尺寸的通风口。这研究发现质量燃烧速率取决于壁的通风开口的大小和形状，给下面的的关系：
其中，A为面积（m）和H是开口的高度（m）。
燃烧率控制的速度可以由空气可流入车厢控制，大火可以被说成是“通风控制。相反，当通风开口扩大，燃烧率独立于开口的大小，并且是由原料的表面积和燃烧特性确定的，这个条件将会达到并且超越。这样一个被所提述条件以可作为一个'燃料控制的'火灾的。川越的工作导致半实践性的推导在式（2.2）表示通风因子。
当控制火一般不太严重，除非火灾比较通风很差，能够区分是通风还是燃料作为燃料控制火灾的能力非常重要。CIB的测试突出两种制度的差异。图2.3由托马斯给出了情节内的温度平均气隔室的充分发展的的火灾作为一个函数的的的为一定数量通风。他们包括在他们的的
分析中，一个开放的因素在其中AT隔室的墙壁和天花板的总面积，但不包括通风面积，开口因素是小于的8-10m-1/2then的。当火是燃料控制的，在这种情况下，多余的空气进入隔室，具有缓和气体温度的效果。该交叉通风控制制度的关系取决于燃烧之间的质量的汇率和空气流入的汇率。根据定律和奥布莱恩的结果，该散布图2.3是含有一些特别极端的实验条件。
图2.3：稳步式燃烧平均期间的隔间温度和作为一个函数的开口因子;图例中的符号木垛火参阅米货厢尺寸（宽x深x高）。
以便能够来预测范围内实现的气体温度在隔间火灾结构性的工程的设计计算中的使用，它是 一个在工作完善的方案中需要了解的重要的机制。图2.4显示了隔室允许以下的热平衡的写入热收益和损失。
其中，
=由于燃烧释放的热量
=由于冷空气的侵入，热空气带走的热量
=通过界面损失的热量
=通过开口辐射热损失率
图2.4：充分燃烧期间损失的热量
由于燃烧qc的热率可以被估计，通过诚意燃烧的燃料ΔHc[2]，如下：
据推测，qC的持续时间保持不变，在整个充分燃烧的火灾，它是通风控制。方程（2.4） 描述了在隔室之内全球性的行为，并在此基础上闪络时，这通常是一个实验观察超过热解物（可燃气体从固体燃料）。
由通过开口部辐射的热损失由下式给出，
Tg是车厢内的气体温度（K），σ是Stefan-Boltzmann常数和εF是车厢范围内发射率的各种气体。这可以计算出从
其中，F是火焰的厚度（一般采取作为的深度）和κ消光系数。假设一个单一的
的消光系数的值，该方法意味着辐射栏位是热平衡中的气体相位，在烟尘颗粒和气体的辐射之间的交流采纳单一的火焰层的厚度。意味着光学的深度内的气体特征长度比该舱室通往更小的得多。因此，允许须视为一个当地热辐射的现象。第4章认为辐射的耐热转移到一个远远更大的细节，并考察了的在的上下文中底层的参数的影响结构元件。
由于对流热损失，可以由
x
在其中，mF是火灾气体的流出的。一个详细关于对流流量的热传递的边界条件被第三章给出。
通过的隔室的界限的热损失取决于隔室气体中Tg的温度，范围内表面上温度Ti和边界材料的热性能。在指令评估这个过程中，导电性的热传递代入是边界必须解决的数值解。传热文本提供方法[3]如何承接此操作。与内容有关的导电性的传热结构元件在第6章中讨论。定义了所有可能以解决车厢内的气体温度的热平衡条件。以下部分讨论方法可用来定义隔间气相温度。上述方法的局限性除了包括上面讨论的那些假设;燃烧是完整的和发生完全的隔室的范围内，即温度在的所有显示的时间的隔室上面之内是均匀的。一个单一内表面的表面换热系数可用于，并通过隔室和该热流的界限是一维的。在那影响热传递的角部和边缘被忽视了。
2.3 温度 - 时间关系
在前结构防火工程的基础上分析，设计工作火在预期的特性的温度 - 时间曲线形式不超出的结构的生命周期过程。Pettersson]和马格努松＆Thelandersson开发了一个温度-时间的曲线，为一个典型集在图中的2.5中呈列的。这些曲线分别派生从上面的方程组为一个'标准隔间'构造从'平均热属性'的材料。每条曲线对应到不同的火灾荷载，在一个净热量是条款的'表达燃烧。经验校正因子可以应用于考虑：轻量级绝缘材料。该模型假定通风充分发展的阶段，作为一个控制整个燃烧的后果将高估燃烧率。其中一个火受控的条件下实际存在的火灾。这样做的结果是可能是一个过高估计相对于它的潜力严重性火损坏的结构元件。
火灾施加热通量结构分析
Allan Jowsey
爱丁堡大学
声明
本论文描述的研究报告一直完全由艾伦在教授何塞，阿西夫博士和芭芭拉博士的指导下完成。其他的引用已经在引用目录中给出。
艾伦
2006年9月
摘要
过去二十年中已经看到了数据和分析方法建立结构在火灾行为的新的见解。这些方法已经缓慢迁移到实践，形成了现代定量结构防火工程的基础。世界贸易中心倒塌的事件增加预期性能在大型结构和其他建筑物火灾条件下的兴趣，但同时质疑古典和现代的方法合适性。 辩论的问题是对待火灾所提供的热量输入的结构元素。目前应用于火灾结构设计的方法简化的认为是火现象边界条件。简化的级别随有所使用的方法不同而不同，但它正变得越来越认捕获结构元件正确的热输入是为进行准确评价火灾机械响应要求必要的需求。
隐含在传热计算的基本参数的研究为对流和辐射热的分析基础大型火灾的一系列的过程中结构上施加的通量提供了更大的分辨率。这些测试表明在充分发展较大的空间变化存在的火灾需要进一步强调定义一个火灾。
这项研究提出了一种新的方法来确定强加热通量结构的构件。正确表征温度崛起的结构性的元素。计算性后-处理模型流体动力学工具的开发是为了建立施加在所有表面由一个火灾中的热量通量。这个模型对于任何计算性流体的动力学模型将作为一种工具并且在这个基础上很好的解决的当地的天然气的条件。烟雾层和产品的燃烧分析所允许的热通量根据烟雾的吸光系数和温度而被定义。通过全面考虑时间和空间的分散度，这些热通量定义在结构上所有点处。此外，通过考虑方向性和两者兼备传统风格在火灾中的特征长度和时标来定义热通量。长度尺度评估不同结构性对象的几何形状，而时间尺度为评估不同结构性的材料对象应用于火灾的保护。模型的输出提供了结构对象热分析的输入。这是优先于结构分析并且非常重要的步骤。
这个模型被证实先前大面积活在测试的实验结果完全一致。此外，与当前的方法相比较来展现出它潜在的不足。
根据一个结构工程的应用，两个方案被评估。在多层建筑的大面积火灾和复杂几何结构建筑的火灾为现实热输入在结构消防工程环境提供实例。
第一章
1.1项目背景
无论是在过去还是在目前的基础，耐火计算经常通过火指定的气相的温度 - 时间历史记录表示。加热在任何反馈耦合因表面的效果上的气相过程中产生的温度变化而被忽视，因此视为二阶重要。例如，标准的ISO-834 [1]或参数[2]的温度 - 时间曲线被采用。根据所定义的
产生的对流和辐射通量可，实际的热传递给结构可以被定义。在此基础上[3]，能量方程的结构元件可以解决，并且根据在热响应能力的界面材料可以定义在两个不同的形式。
（热薄的材料，如钢）（1.1）
（热厚的材料，如混凝土）（1.2）
在这两种情况下的边界条件对应的消防输入，并且是由以下公式给定的，
（热薄）（1.3）
（热厚）（1.4）
其中，Tg为所施加的气体温度所定义的温度 - 时间曲线。固体表面的发射率εS由下式给出εg气体。简单与直接热交换车厢外环境的组件构成外壳的边界已被忽略，但也可以用这些表达式。热薄元素将是暴露的区域。未曝光区域可以被忽略或视为亏损到周围温度。在热厚材料的边界条件的基础上，将其固定在未曝光的区域来建立这一侧的元素。如果火灾是在其他侧，然而一个类似的边界条件将被包括在这里，如果没有大火施加的环境温度下的热损失可以假定。
现在，热响应问题的本质确定表面温度的变化的结构。在热厚的材料的情况下，这是利益主体结构防火工程，是一个非平凡的问题，是由于高度非线性的边界条件下所施加，如公式（1.4）表示的性质。在一般情况下，这只能通过数值传热解决程序，优选采用隐式算法，解决耦合方程的设置，从而获得热条件演变的表面固体。
根据不同的应用程序和所需的准确度也有两个其他办法绕过上述复杂。首先，热等同于表面温度可能施加边界条件的结构元素到本地的气体温度，因此，它不需要进行计算。此方法是非常有吸引力的。由于其简单，它减少了一个简单的热建模问题传导分析，但在许多情况下，它会显着高估该结构的温度，因此导致过于保守。其次，在验证的上下文中使用的测试数据，它可能是可以使用所测得的表面温度。此过程是通过建模，包括拉蒙特[4]和莫斯克利夫顿[5]建模时的卡丁顿帧测试。显然，适当地定位监控设备能够被用在这些方案，并在真火的情况下，这种类型的数据是不一般可用。设计方法一般不存在替代进行详细的热分析，特别是如果对象是被保护。
1.2研究的目的
该项目承担的任务是解决热边界燃烧和固相之间的气相环境条件代表的结构构件，使用一种新的方法，以决定强加热通量。
图1.1显示了说明CFD模拟结果，使用FDS它被嵌入在一个相同的火车厢但有三个不同的长宽比的轰燃后的情况。它可以观察到温度变化大于600C°存在于整个在每一种情况下的隔室。此外，分析预测烟灰体积分数也显示了良好定义的分布。这些观察强调是单室温度的基本前提可能过于简化，甚至超越了生长阶段的火灾。该后果是需要计算局部温度和解决了辐射输运方程，建立真正的边界通量。这只能通过使用适当的车厢火灾模型或通过辐射通量的实验表征不同的表面。
（C）
图1.1：温度轮廓包括三个类似的FDS计算，具有不同长度（一）4米，（二）8米，（三）16米的隔室。轮廓线在C°。该项目研究普遍采用的基本参数来了解对流和辐射传热计算在更高级别的效果，他们可以应用在结构防火工程中，以便能够正确地表征的温度上升结构元素。计算流体模型后处理动力工具允许建立强加在所有的热通量表面火。在这种模式的前提下，需要很好地解决当地气条件。烟气层的分析和燃烧产物允许热通量定义基于烟雾吸收系数和温度。这些热通量被定义在上的所有点的结构考虑全时空分布。它是输出模型给出的，它提供了输入的热分析的结构构件。
1.21章落提纲
第2章传热结构元素概述
通过传热方法，概述提供很多现行做法，来评估火灾自定义火传热方法。该车厢火灾背后的基本概念是温度 - 时间曲线技术发展出台前进行了讨论。热包括简单的模型，通过对传输方法进行检讨复杂的数值计算方法。室内火灾模型进行检讨重视自己的能力来模拟轰燃后的火灾行为。
第3章对流换热
结构元件对流换热的定义介绍被给出，并且呈现了理论背景，然后为了定义自己的影响，所有相关潜在参数的形式的调查研究被操作。自由和强制对流被认为是适用于各种不同的相关结构元，并且对这些元件进行了评价。所有参数都涉及调查的传热系数。
第4章辐射传热
辐射传热的结构元素的概念被引入。背景理论提供了基础，承接研究所有相关参数，以确定其影响上下文结构防火工程。
第5章卡丁顿大型防火测试分析
在BRE1999隔墙的基础上年卡丁顿大型火灾试验开展的实验数据提供热通量分析内部分。由于在测试中热通量测量的数量有限，开发了一种方法来定义在辐射车厢内的强度图的基础上校正热电偶气体温度。这些反过来与热通量测量，以验证其是否合适。热通量的地图可以发现有趣的现象，通常在不会被注意到的条件下轰燃后给定的温度映射。
第6章固体的特性加热时间
热厚和热薄的结构元件的响应是传导理论的基础上分析的。通过分析材料的热属性可以定义特性的加热时间。允许如热通量的数据进行平均，从而计算的速度解释CFD的结果。
第7章热通量模型开发
热通量的后处理中所使用方法的发展模型被解释。简要介绍模型，其次是如何从CFD等软件中提取所需的数据FDS。对流控制量的定义和计算辐射通量的给定，在第3和第4章的研究的基础上，从而开发定义第6章中使用的特征的加热时间。
第8章模型验证
为了证明该模型的有效性和准确，卡丁顿大型火灾试验形成了比较的基础。重新创建一个测试FDS和热通量模型，应用到结构表面的热量通量。然后，比较测得的测试通量，对FDS 通量和通量可预期使用欧洲规范方法。
第9章结构分析应用
热通量模式中应用在一个完整的结构分析的上下文中。主要应用的是一个大型多层建筑物的表面热通量的边界条件，以被用作成有限元素，计算输入的固相温度模型。另一种应用是具有复杂的结构构件几何图形，包括蜂窝梁和桁架系统。比较结构行为给予充分的空间和时间时，在构件上的分辨率被定义。为响应欧洲规范采用加热方法。
第10章结论和进一步的工作
概要开展的工作，研究成果方法和需要进一步研究的思路和重点。
第二章
2.1介绍
本章将介绍和讨论可用来解决自定义结构分析热边界条件热环境的传热方法。
2.2车厢消防
可分为三个时期舱室火灾的演变;
1增长或预闪络阶段平均室。温度是比较低的，火是它的起源在附近本地;
2充分发展或轰燃后的火灾，期间所有涉及在车厢内的可燃物品和火焰出现填充的体积; 3衰减期，通常认定为后火阶段平均气温已下降到其峰值80％。
图2.1示出了这三个时期的上下文中的热释放火率（电源）。过渡到第2阶段时，就会发生火车厢边界之间的互动变得显著。这种转变是被称为“闪络”，它涉及到一个快速火势的蔓延，从局部燃烧领域的所有可燃房间内的表面。舱起火的结构分析从火灾环境中的热量转移到侧重于结构件，因此两个主要变量的关注子温度和火的持续时间。充分发展是火灾造成最大威胁的结构元件，因为当温度达到最高时，结构上的防火分析衰减期往往被忽视，由于相
对低的温度和适度的对结构的影响力。然而，衰减期还可能会带来很大的联营收缩应力结构件风险，发株冷却。
热闪释放率（千瓦）增长完全腐烂期间发展时期火时间图2.1
通风良好的室内火灾所在的发展虚线表示任一的燃料耗尽前闪络或熄灭之火
以下各节考虑火灾轰燃前后的阶段。焦点的大多数是考虑到后者，因为这是当结构成员极端会受到火灾的关键。
2.2.1预闪络
随着火车厢内的点火，三事件之一可能发生;
1火燃烧本身（没有足够的燃料），不涉及任何其他项目，如图2.1中的虚线;
2如果有足够的通风，火灾可能自行扑灭或在一个非常缓慢的速度继续燃烧，
可用的氧所决定;
3 给予足够的燃料和通风，火灾可能会进展到一个完全燃烧的状态（消防人员不干预）。 如果为了后者（事件3）发生，闪络需要发生。导致闪络的机制已被广泛研究，由沃特曼[6]的研究得出结论认为，热通量约为20千瓦/米楼层是必需的。其他指标flashover2的包括平均室温度为500-600C°和火红。沃特曼提出的热通量的值是相同的数量级，视为驾驶的临界热通量大多数燃料点火。热薄件的情况下，如纸，这一点尤其重要。然而，热厚的物品，如木材和其他厚易燃固体，远远高于价值是必要的。沃特曼指出，大部分热量被辐射来自上层的内到较低级别的隔室。大部分的辐射通量的起源热表面外壳的上部，火焰下天花板和热燃烧产物被困在天花板下。然而，这些相对重要性取决于燃油性质和通风的程度。
20世纪60年代，行政法院（CIB）国际消防委员会（W14）进行了一项研究，影响消防增长的变量涉及世界各地的9个实验室。进行以木材为燃料负载使用小规模的车厢的实验。该研究结果表明，高燃油床让火焰达到天花板更加迅速，从而促进在火势在较早的阶段蔓延可燃表面。其它相关的结论堆积密度为燃料，可要求具有低的堆积密度增加的传播火灾，可燃内衬材料也减少时间闪络。隔室衬里的作用，被发现有火发展很大的影响率。进一步的工作由托马斯和布伦进行。闪络的时间成正比的平方根车厢边界和热惯性（kρc）的材料。消防增长已经导致其代表性的研究[9]后的最初的潜伏期抛物线增长率（通常称为“叔平方火）
对低的温度和适度的对结构的影响力。然而，衰减期还可能会带来很大的联营收缩应力结构件风险，发株冷却。
热闪释放率（千瓦）增长完全腐烂期间发展时期火时间图2.1
通风良好的室内火灾所在的发展虚线表示任一的燃料耗尽前闪络或熄灭之火
以下各节考虑火灾轰燃前后的阶段。焦点的大多数是考虑到后者，因为这是当结构成员极端会受到火灾的关键。
2.2.1预闪络
随着火车厢内的点火，三事件之一可能发生;
1火燃烧本身（没有足够的燃料），不涉及任何其他项目，如图2.1中的虚线;
2如果有足够的通风，火灾可能自行扑灭或在一个非常缓慢的速度继续燃烧，
可用的氧所决定;
3 给予足够的燃料和通风，火灾可能会进展到一个完全燃烧的状态（消防人员不干预）。 如果为了后者（事件3）发生，闪络需要发生。导致闪络的机制已被广泛研究，由沃特曼[6]的研究得出结论认为，热通量约为20千瓦/米楼层是必需的。其他指标flashover2的包括平均室温度为500-600C°和火红。沃特曼提出的热通量的值是相同的数量级，视为驾驶的临界热通量大多数燃料点火。热薄件的情况下，如纸，这一点尤其重要。然而，热厚的物品，如木材和其他厚易燃固体，远远高于价值是必要的。沃特曼指出，大部分热量被辐射来自上层的内到较低级别的隔室。大部分的辐射通量的起源热表面外壳的上部，火焰下天花板和热燃烧产物被困在天花板下。然而，这些相对重要性取决于燃油性质和通风的程度。
20世纪60年代，行政法院（CIB）国际消防委员会（W14）进行了一项研究，影响消防增长的变量涉及世界各地的9个实验室。进行以木材为燃料负载使用小规模的车厢的实验。该研究结果表明，高燃油床让火焰达到天花板更加迅速，从而促进在火势在较早的阶段蔓延可燃表面。其它相关的结论堆积密度为燃料，可要求具有低的堆积密度增加的传播火灾，可燃内衬材料也减少时间闪络。隔室衬里的作用，被发现有火发展很大的影响率。进一步的工作由托马斯和布伦进行。闪络的时间成正比的平方根车厢边界和热惯性（kρc）的材料。消防增长已经导致其代表性的研究[9]后的最初的潜伏期抛物线增长率（通常称为“叔平方火）
其中，αf是火灾增长系数（千瓦/秒）
在表2.1中αf的典型值列在图2.2表示火灾示意。
表2.1：用于吨平方火灾参数[8
图2.2：抛物线火不同的T系数平方增长
2.2.2轰燃后
继闪络，最暴露易燃物品的表面假设是燃烧和热释放速率产生最高的可发展高温。
川越认为木材的燃烧率取决于车厢内不同尺寸的通风口。这研究发现质量燃烧速率取决于壁的通风开口的大小和形状，给下面的的关系：
其中，A为面积（m）和H是开口的高度（m）。
燃烧率控制的速度可以由空气可流入车厢控制，大火可以被说成是“通风控制。相反，当通风开口扩大，燃烧率独立于开口的大小，并且是由原料的表面积和燃烧特性确定的，这个条件将会达到并且超越。这样一个被所提述条件以可作为一个'燃料控制的'火灾的。川越的工作导致半实践性的推导在式（2.2）表示通风因子。
当控制火一般不太严重，除非火灾比较通风很差，能够区分是通风还是燃料作为燃料控制火灾的能力非常重要。CIB的测试突出两种制度的差异。图2.3由托马斯给出了情节内的温度平均气隔室的充分发展的的火灾作为一个函数的的的为一定数量通风。他们包括在他们的的
分析中，一个开放的因素在其中AT隔室的墙壁和天花板的总面积，但不包括通风面积，开口因素是小于的8-10m-1/2then的。当火是燃料控制的，在这种情况下，多余的空气进入隔室，具有缓和气体温度的效果。该交叉通风控制制度的关系取决于燃烧之间的质量的汇率和空气流入的汇率。根据定律和奥布莱恩的结果，该散布图2.3是含有一些特别极端的实验条件。
图2.3：稳步式燃烧平均期间的隔间温度和作为一个函数的开口因子;图例中的符号木垛火参阅米货厢尺寸（宽x深x高）。
以便能够来预测范围内实现的气体温度在隔间火灾结构性的工程的设计计算中的使用，它是 一个在工作完善的方案中需要了解的重要的机制。图2.4显示了隔室允许以下的热平衡的写入热收益和损失。
其中，
=由于燃烧释放的热量
=由于冷空气的侵入，热空气带走的热量
=通过界面损失的热量
=通过开口辐射热损失率
图2.4：充分燃烧期间损失的热量
由于燃烧qc的热率可以被估计，通过诚意燃烧的燃料ΔHc[2]，如下：
据推测，qC的持续时间保持不变，在整个充分燃烧的火灾，它是通风控制。方程（2.4） 描述了在隔室之内全球性的行为，并在此基础上闪络时，这通常是一个实验观察超过热解物（可燃气体从固体燃料）。
由通过开口部辐射的热损失由下式给出，
Tg是车厢内的气体温度（K），σ是Stefan-Boltzmann常数和εF是车厢范围内发射率的各种气体。这可以计算出从
其中，F是火焰的厚度（一般采取作为的深度）和κ消光系数。假设一个单一的
的消光系数的值，该方法意味着辐射栏位是热平衡中的气体相位，在烟尘颗粒和气体的辐射之间的交流采纳单一的火焰层的厚度。意味着光学的深度内的气体特征长度比该舱室通往更小的得多。因此，允许须视为一个当地热辐射的现象。第4章认为辐射的耐热转移到一个远远更大的细节，并考察了的在的上下文中底层的参数的影响结构元件。
由于对流热损失，可以由
x
在其中，mF是火灾气体的流出的。一个详细关于对流流量的热传递的边界条件被第三章给出。
通过的隔室的界限的热损失取决于隔室气体中Tg的温度，范围内表面上温度Ti和边界材料的热性能。在指令评估这个过程中，导电性的热传递代入是边界必须解决的数值解。传热文本提供方法[3]如何承接此操作。与内容有关的导电性的传热结构元件在第6章中讨论。定义了所有可能以解决车厢内的气体温度的热平衡条件。以下部分讨论方法可用来定义隔间气相温度。上述方法的局限性除了包括上面讨论的那些假设;燃烧是完整的和发生完全的隔室的范围内，即温度在的所有显示的时间的隔室上面之内是均匀的。一个单一内表面的表面换热系数可用于，并通过隔室和该热流的界限是一维的。在那影响热传递的角部和边缘被忽视了。
2.3 温度 - 时间关系
在前结构防火工程的基础上分析，设计工作火在预期的特性的温度 - 时间曲线形式不超出的结构的生命周期过程。Pettersson]和马格努松＆Thelandersson开发了一个温度-时间的曲线，为一个典型集在图中的2.5中呈列的。这些曲线分别派生从上面的方程组为一个'标准隔间'构造从'平均热属性'的材料。每条曲线对应到不同的火灾荷载，在一个净热量是条款的'表达燃烧。经验校正因子可以应用于考虑：轻量级绝缘材料。该模型假定通风充分发展的阶段，作为一个控制整个燃烧的后果将高估燃烧率。其中一个火受控的条件下实际存在的火灾。这样做的结果是可能是一个过高估计相对于它的潜力严重性火损坏的结构元件。