Principles of Fire Behavior

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出版者:Thomson Learning
作者:Quintiere, James G.
出品人:
页数:258
译者:
出版时间:1997-8
价格:$ 238.37
装帧:Pap
isbn号码:9780827377325
丛书系列:
图书标签:
  • 消防
  • 火灾行为
  • 燃烧科学
  • 火灾安全
  • 火灾调查
  • 建筑防火
  • 热力学
  • 流体力学
  • 材料科学
  • 工程学
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具体描述

This book covers the four forms of fire: diffusion flames, smoldering, spontaneous combustion, and premixed flames. Using a quantitative approach, it presents an ideal introduction to the scientific principles behind fire behavior. Individual sections thoroughly discuss such vital issues as heat transfer, ignition, flame spread, fire plumes, heat flux as a damage variable, and more. Formulas help the student examine fire from a quantitative standpoint. While explaining the science of fire with a precision found nowhere else, the text applies that science to fire safety design and investigation. An excellent book for courses in fire science, architecture, and engineering alike.

《火焰的脉搏:现代消防科学与应用》 (A Deep Dive into Modern Fire Science and Application) --- 本书导言:燃烧的复杂性与人类的应对 火焰,作为一种古老而强大的自然现象,自人类文明诞生之初便与我们的生存息息相关。它既是文明的火种,也是毁灭性的灾难源头。在现代社会,随着建筑结构日益复杂、能源使用密度不断增加,对火焰行为的深刻理解和精确控制,已成为保障公共安全和财产稳定的核心要素。 《火焰的脉搏:现代消防科学与应用》并非一本侧重于传统灭火技术的教科书,而是一部系统梳理和深度解析当代火灾科学前沿理论、先进实验方法以及工程化解决方案的专业著作。本书旨在为消防工程师、建筑安全专家、环境科学家以及致力于热力学与流体力学交叉领域研究的人士,提供一个全面、严谨且具有前瞻性的知识框架。 第一部分:燃烧的微观基础与宏观现象 本部分着眼于火焰行为的本质——化学反应动力学与能量传递机制。我们首先从分子层面探讨燃料、氧化剂(空气)与点火源之间的相互作用。 第一章:热化学动力学与燃烧反应速率 本章详细剖析了不同类型可燃物(固体、液体、气体)的活化能、自由基链式反应路径以及绝热火焰温度的计算模型。重点讨论了层流预混火焰和扩散火焰的结构差异,特别是复杂碳氢化合物在高温高压下的分解路径,引入了最新发表的Reduced Order Models (ROMs) 在模拟实际火灾中的应用潜力。 第二章:传热、传质与火焰传播 火焰的传播并非单一过程,而是热量传递(辐射、对流、传导)与物质扩散(燃料蒸汽、氧化剂)共同作用的复杂耦合。本章深入研究了辐射传热在火灾蔓延中的主导地位,特别是对建筑材料表面吸收和发射特性的辐射光谱分析。我们引入了Fick定律和Stefan-Maxwell方程,结合最新研究成果,量化了不同气流条件下,火焰锋面速度的动态变化规律。 第二部分:火灾环境建模与模拟技术 理解火灾,最终是为了预测和控制。本部分聚焦于将理论转化为可操作的工程工具,特别是计算流体力学(CFD)在火灾场景模拟中的应用。 第三章:计算流体力学(CFD)在火灾模拟中的应用 本章不只是停留在软件操作层面,而是深入探讨了CFD模型背后的物理假设和湍流模型选择。我们详细评估了RANS(雷诺平均纳维-斯托克斯)模型与LES(大涡模拟)模型在模拟烟气流动、热羽流抬升及室内空间污染物(如CO、HCN)分布的准确性差异。针对特定场景,如隧道火灾或地下空间火灾,讨论了网格划分策略和边界条件设置的关键技术点。 第四章:材料热解行为与火灾荷载评估 火灾荷载是决定火灾强度的核心因素。本章引入了热重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)等实验技术,用于确定建筑材料(如木材、聚合物、复合材料)的热解起始温度、放热速率及产物分布。引入了Cone Calorimeter (锥形量热仪) 数据处理的最新标准,并结合了ISO 834系列标准,建立材料热性能与实际火灾响应之间的定量联系。 第三部分:烟气毒性与疏散动力学 现代火灾致人死亡的主要原因并非高温烧伤,而是烟气中毒和能见度降低。本部分将重点关注这些“隐形杀手”。 第五章:有毒烟气生成机理与定量分析 本章详细分析了常见聚合物(如聚氨酯、PVC、聚乙烯)在缺氧和富氧条件下裂解生成的一氧化碳(CO)、氰化氢(HCN)、氮氧化物(NOx)的化学路径。我们采用了先进的质谱和傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术获取的实时数据,构建了烟气毒性指数(Toxicity Index, TI)的修正模型,该模型更能反映人体暴露风险。 第六章:人员疏散与火灾场景下的行为科学 疏散效率是消防工程的终极目标之一。本章超越了简单的几何建模,探讨了火灾烟雾、火焰、热辐射对人员感知和决策的影响。引入了Preiser的“反应时间模型”和Kiefer的“路径选择模型”,并结合虚拟现实(VR)技术采集的疏散数据,分析了能见度下降(<10米)和热辐射暴露(>5kW/m²)对人群速度和路径选择的非线性影响。 第四部分:先进的火灾抑制与控制策略 本部分探讨了超越传统水基灭火的创新性抑制技术。 第七章:气溶胶灭火系统与清洁灭剂的机理 本书全面回顾了哈龙替代品(如HFCs、HFOs)的热力学性能和环境影响。重点阐述了固态气溶胶灭火剂(如K颗粒)在火焰中的自由基捕获机理。通过实验数据对比,评估了这些替代方案在特定风险区域(如数据中心、航空航天设施)的适用性、残留物清理和腐蚀性风险。 第八章:火灾安全工程的性能化设计(FSE/PFD) 性能化设计是未来消防安全的发展方向。本章详细介绍了如何利用火灾模型的结果(如RSET:反应时间)与疏散时间(ASET:可用安全时间)进行对比,从而实现“目标性能验证”。我们将介绍如何根据目标风险容忍度,反向设计通风系统、排烟系统和洒水系统的设计参数,确保系统在最不利的火灾场景下仍能满足预设的安全指标。 结论:面向未来的挑战 《火焰的脉搏》的最后,我们展望了火灾科学面临的几大前沿挑战:超级电容器和锂离子电池失控燃烧的建模、极端天气条件下野外火灾(Wildland-Urban Interface Fires, WUI)的耦合模拟、以及基于人工智能(AI)的火灾预警与实时干预策略。本书力求成为一本为应对未来复杂火灾挑战提供坚实科学基础和工程视角的参考指南。 --- 目标读者: 消防工程研究生、注册消防工程师备考人员、建筑防火设计师、风险评估顾问、以及从事燃烧科学和热力学研究的专业人士。 核心价值: 提供从微观反应到宏观工程应用的完整知识链条,强调定量分析与前沿模拟技术。

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坦白说,我拿起这本书时,内心是带着一丝怀疑的,因为市面上关于“行为”的书籍往往陷入两极分化:要么过于学术化,堆砌着只有专家才懂的数学模型;要么过于通俗化,流于表面的安全建议。然而,《Principles of Fire Behavior》成功地在两者之间找到了一个完美的平衡点。它的深度足以让研究人员满意,但它的叙述方式却足够亲切,能让现场指挥官迅速找到应用的切入点。最让我印象深刻的是,作者花了相当大的篇幅探讨了不同建筑材料在特定火灾荷载下的响应差异。这不仅仅是简单的材料性能介绍,而是深入到材料微观结构在高温下的分解路径如何影响整体火灾发展速度和烟雾产生量。书中的案例分析尤其精彩,很多都是从失败的火灾案例中提炼出来的教训,用翔实的数据支撑了理论预测的可靠性。读完这部分,我不再仅仅把火灾看作是一堆燃烧的物体,而是将其理解为一个动态的、对环境高度敏感的“系统”。这种系统性的思维框架,极大地提升了我对风险评估的精准度。

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这本关于消防行为原理的书读起来真是让人欲罢不能,作者在阐述复杂概念时,似乎总有一种化繁为简的魔力。从一开始介绍燃烧的三角到后来深入到火蔓延的各种复杂模型,阅读体验就像是攀登一座精心规划的知识阶梯,每一步都稳固而有启发性。我特别欣赏作者在解释热传递机制时的那种细致入微,无论是辐射、对流还是传导,他都没有简单地罗列公式,而是结合了大量的实际案例和图表,让这些原本抽象的物理过程变得立体起来。比如,书中对“火羽流”在不同风速和湿度条件下的行为预测分析,简直可以作为实战手册来研读。它不仅仅是停留在理论层面,更重要的是教会读者如何去“预见”火灾的下一步动作,这对于任何一线消防人员来说都是无价的财富。书中的语言风格严谨又不失生动,确保了即便是对热力学不太熟悉的读者,也能跟上思路,不会感到被技术术语淹没。我感觉自己仿佛在跟随一位经验极其丰富的导师进行一对一的指导,每翻过一页,对火灾这一自然现象的敬畏之心又增添了几分理性的理解。

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这本书的阅读体验是极其扎实和充实的,几乎没有“水分”。它的排版和图表设计也值得称赞,复杂的等温线图和热通量分布图清晰易懂,使得原本枯燥的数值分析也变得直观起来。与其他同类书籍相比,我发现它在处理“火势发展与结构响应的耦合”方面做得尤为出色。作者详细阐述了当结构构件达到临界温度时,其承载力的突然下降如何反过来影响火场内部的通风模式,形成一个正反馈循环。这种“你中有我,我中有你”的相互作用分析,是理解大型复杂火灾——比如高层建筑火灾或地下空间火灾——的关键所在。我尤其欣赏作者在总结每一章节时,都会用简短精炼的语言提炼出核心的“操作性结论”,这使得我可以在短时间内回顾和巩固关键知识点。这本书无疑将成为我工具箱里最常翻阅的参考资料之一,它提供的不仅仅是知识,更是一种深层次的、结构化的问题解决思路。

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我以一个常年与工业安全和应急响应打交道的专业人士的视角来看待这本书,它最吸引我的地方在于其前瞻性和对未来趋势的把握。书中对“智能火灾模型”的介绍,虽然篇幅不算最长,但其对未来消防决策支持系统的潜在影响是巨大的。作者清晰地指出了当前模型在实时数据融合和不确定性量化方面的局限性,并提出了基于机器学习的改进方向。这表明作者并非只沉浸在经典物理学的殿堂,而是积极拥抱前沿技术。此外,书中关于“烟气特性与毒性”的章节也做得非常扎实,它不仅仅停留在CO和HCN的浓度测量,更深入探讨了烟气颗粒物的粒径分布如何影响其在人体呼吸系统中的沉积深度,这对于制定有效的呼吸防护策略至关重要。总的来说,这本书不仅仅是“教你灭火”,它更像是在“教你理解火灾的本质及其演变规律”,是面向下一代消防科学研究和实践的指南。

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这本书的结构安排堪称典范,它没有急于展示最复杂的动态模拟,而是像一位大师在铺陈画布。前几章专注于基础的“燃料特性”和“大气影响”,这为后续理解火蔓延机制打下了坚实的根基。我特别喜欢作者对“火灾三角”的扩展理解,他引入了“抑制”这个维度,并详细阐述了现代灭火剂如何通过中断化学链反应而非仅仅是降温来达到快速控制的目的。这种对“为什么”的深入挖掘,远超出了许多教科书的范畴。在讲解风的影响时,作者不仅讨论了风对火焰形状和蔓延速度的直接影响,还深入分析了风场在复杂地形和城市峡谷效应中如何产生涡流,进而改变火场内部的供氧情况,这一点对于户外和结构火灾的预判至关重要。阅读过程中,我常常需要停下来,在脑海中构建一个三维模型来对应书中的描述,这种强迫性的思维训练,正是这本书最大的价值所在。它要求你动脑,而不是被动接受信息。

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