[发明专利]耦合环境风场及火场烟气特性的有效排烟面积计算方法

权利要求书

1.耦合环境风场及火场烟气特性的有效排烟面积计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、根据目标防烟分区自然排烟设施的设计排烟量M[kg/s]、储烟仓烟气密度ρ[kg/m³]以及总有效排烟面积A_e,total[m²]计算设计火灾场景及设计清晰高度下储烟仓所蓄烟气在无风环境下与外界大气之间的压差值Δp₀[Pa]，其中压差值的计算公式为

S2、通过具备环境风及火场烟气模拟能力的测试平台，获得不同火源功率Q[kW]下几何开口面积为A_v[m²]的自然排烟设施的内外侧压差Δp[Pa]及所流经烟气的质量流量m[kg/s]和温度T[K]，并计算自然排烟设施在无风环境下相应工况的流量系数值C_v[-]，流量系数值的计算公式为

S3、对步骤S2得到的各压差值及其对应的流量系数值进行拟合，得到自然排烟设施的流量系数随其内外侧压差变化的函数关系C_v＝f(Δp)；对步骤S2中获得的各压差值及其对应的火源功率值进行拟合，得到火源功率随自然排烟设施内外侧压差变化的函数关系Q＝f(Δp)；

S4、将步骤S1中计算得到的压差值Δp₀[Pa]带入步骤S3所述的两函数关系中，并求得自然排烟设施在无风环境下的流量系数值C_v0[-]及为实现上述压差值测试平台所需采用的火源功率值Q₀[kW]；

S5、通过查询自然排烟设施实际安装地的气象资料获取当地12个月中各月累年月平均风速的最大值u₁₀[m/s]，同时结合自然排烟设施的实际安装标高z计算其在有风环境下可能面临的环境风最大平均风速u_z[m/s]，其中最大平均风速的计算公式为u_z＝u₁₀(z/10)ⁿ，其中n表示地面粗糙度系数，当为光滑地面、硬地面或海洋时取0.1；当为草地时取0.14；当为城市平地、有较高草地、树木极少时取0.16；当有高的农作物、篱笆，树木少时取0.2；当树木多、建筑物极少时取0.22～0.24；当为森林、村庄时取0.28～0.3；当为城市有高层建筑时取0.4；

S6、以步骤S4中计算得到的火源功率值Q₀作为有风环境测试时测试平台的火源功率设置值，同时以步骤S5计算得到的风速u_z作有风环境测试的环境风速上限，根据步骤S2的测试数据种类及流量系数计算方法，通过测试平台获得相应数据并计算在不同环境风速及风向角影响下自然排烟设施的流量系数值；

S7、对步骤S6得到的各环境风速u[m/s]、风向角θ及其对应的流量系数值进行拟合，得到自然排烟设施的流量系数随环境风速及风向角变化的函数关系C_v＝f(u,θ)，其中流量系数值的计算公式为

S8、计算步骤S7所得函数关系的最小值，获得有风环境下自然排烟设施的最小流量系数值C_vw[-]和此时的最不利环境风速u_w[m/s]及最不利风向角θ_w；

S9、以步骤S4中获取的无风环境下的流量系数值C_v0与步骤S8中获取的有风环境下的最小流量系数值C_vw中的较小值作为最不利工况下的流量系数值，计算自然排烟设施的最小有效排烟面积A_e,min[m²]；其中A_e,min＝A_v·min(C_v0,C_vw)。