An Introduction to Fire Dynamics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Drysdale, Dougal

出品人:

页数:470

译者:

出版时间:1999-2

价格:$ 84.75

装帧:Pap

isbn号码:9780471972914

丛书系列:

图书标签:

火动力学
燃烧
火灾安全
火灾科学
热力学
传热学
流体力学
数值模拟
火灾建模
工程应用

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具体描述

An Introduction to Fire Dynamics Second Edition Dougal Drysdale University of Edinburgh, UK Fire Safety Engineering, identified in the original edition as 'a relatively new discipline', has since grown significantly in stature, as Fire Safety Engineers around the world begin to apply their skills to complex issues that defy solution by the old 'prescriptive' approach to fire safety. This second edition has the same structure as the first highly successful text, but has been updated with the latest research results. Fire processes are discussed and quantified in terms of the mechanisms of heat transfer and fluid flow. Problems addressed include: The conditions necessary for ignition and steady burning of combustible materials to occur How large a fire has to become before fire detectors and sprinkler heads will operate The circumstances that can lead to flashover in a compartment This book is unique in that it identifies fire science and fire dynamics and provides the scientific background necessary for the development of fire safety engineering as a professional discipline. It is essential reading for all those involved in this wide ranging field, from Fire Prevention Officers to Consulting Engineers, whether involved in problems of fire risk assessment, fire safety design, or fire investigation. It will also be of considerable interest and value to research scientists working in building design, fire physics and chemistry.

探索火灾的本质与行为：一本关于燃烧科学与工程的权威指南《火灾动力学导论》并非一本专注于特定领域或应用的书籍，而是一部旨在为读者构建关于火灾这一复杂现象的全面、系统化理解的综合性著作。本书的重点在于揭示和量化火灾发生、发展、蔓延以及熄灭过程背后的物理、化学和流体力学原理。它为有志于深入研究火灾科学、风险评估、消防工程以及材料可燃性等领域的专业人士和学生，提供了一个坚实且深入的理论基础。本书的内容架构围绕着火灾现象的基本驱动力、能量传递机制、物质转化过程以及宏观行为模式展开。它摒弃了对特定消防技术的简单罗列，转而致力于解释“为什么”火灾会以特定的方式发生和演变。 --- 第一部分：火灾的微观基础与化学反应（The Micro-Foundations of Fire）本部分是理解火灾动力学的基石，深入探讨了燃烧反应的分子层面机制。 1. 物质的可燃性与热解 (Flammability and Pyrolysis): 本书首先界定了“可燃性”的严格定义，并详细阐述了固体、液体和气体燃料在受热作用下发生热解的过程。热解不仅是燃料分解成可燃气体的关键步骤，也是决定火灾初始强度和烟气特性的首要因素。我们深入分析了不同类型的热解反应（如一级、二级分解），以及热解速率如何受到温度、热流密度和环境气氛（如氧气浓度）的制约。对于聚合物和复杂固态材料，本书运用动力学模型来预测其热解产物分布和释热速率。 2. 燃烧化学与火焰结构 (Combustion Chemistry and Flame Structure): 燃烧的本质在于快速、放热的氧化反应。本书详尽考察了最常见燃料（如碳氢化合物）的自由基链式反应机理。我们构建了简化但准确的化学反应网络，以解释火焰区内不同活性物种（如H•, O•, OH•）的浓度分布和反应速率常数。随后，内容转向火焰结构分析，详细剖析了预热区、氧化区和反应区的厚度、温度梯度以及化学平衡的偏离情况。对于扩散火焰（这是大多数实际火灾的形态），本书侧重于燃料与氧化剂混合控制的动力学，并引入了有限速率化学模型以提高预测精度。 3. 能量释放与燃烧效率 (Energy Release and Combustion Efficiency): 燃烧是一个能量转换过程。本书量化了不同燃料的标准热化学性质，如低位热值和高位热值。更重要的是，我们探讨了在非理想（非完全混合）的火灾条件下，燃烧效率如何受到气流组织、混合程度和火焰几何形状的影响。通过对能量平衡的严格分析，读者将掌握如何计算单位时间内释放的总热量——火灾荷载的核心参数。 --- 第二部分：热量与质量的传递（Transport Phenomena in Fire）火灾的蔓延和演化本质上是能量和物质在空间中的传递过程。本部分是火灾动力学的核心数学和物理框架。 4. 传热机理的量化分析 (Quantification of Heat Transfer Mechanisms): 热量传递是驱动火灾发展、点燃新燃料的关键机制。本书细致区分并量化了三种主要传热方式在火灾环境中的相对重要性：热传导 (Conduction): 尤其在固体燃料内部的热量扩散，影响着热解深度的发展。热对流 (Convection): 燃烧产物和热空气的流动所携带的热量，这是影响室内部火灾和射流火焰特征的主要因素。本书引入了自然对流和强制对流的无量纲参数（如雷诺数和格拉晓夫数）。热辐射 (Radiation): 尤其在较大规模火灾中，辐射是主要的热量传递形式。我们深入研究了火焰中烟尘颗粒（Soot）的辐射特性、吸收系数和发射率，并利用辐射传输方程来精确计算火焰向周围表面辐射的热流密度。 5. 质量输运与扩散火焰 (Mass Transport and Diffusion Flames): 燃料和氧化剂的混合速度决定了扩散火焰的燃烧速率。本书应用边界层理论来描述燃料蒸汽与周围空气之间的扩散过程。我们探讨了翼片火焰（Winged Flames）和羽流火焰（Plume Flames）中质量输运的特点，并引入了Fick定律和对流扩散方程，用以精确预测火焰前端的扩散速率。 --- 第三部分：火灾的宏观行为与流动组织（Macroscopic Fire Behavior and Flow Organization）理解了微观机制后，本书转向如何用流体力学来描述和预测火灾的整体行为，尤其是在受限空间中。 6. 火焰的流体力学特性 (Hydrodynamic Characteristics of Flames): 本部分聚焦于火焰的形态和动力学。我们将火焰视为一个复杂的、高浮力驱动的流体系统。羽流动力学 (Plume Dynamics): 详细分析了火焰上方热烟羽流的上升速度、温度剖面和混合过程。引入了经典模型（如Morton-Taylor-Turner模型）来预测羽流的半径和稀释程度。射流与撞壁效应 (Jet Impingement and Wall Effects): 考察当火焰射流与结构表面接触时，热流密度和燃烧模式如何发生剧变，这对火灾蔓延至关重要。燃烧室内的火灾 (Enclosure Fires): 这是本书的重点应用领域之一。我们分析了限制空间（如房间）内火灾的热积累、烟气分层现象（Smoke Layering）以及回火（Flashover）的判据。本书提供了关于热量平衡在封闭空间内如何导致火灾失控的详细推导。 7. 烟气生成与流动 (Smoke Production and Movement): 烟气（包括燃烧不完全产物和热解产物）是火灾中造成生命威胁的主要因素。本书不仅讨论烟气的化学成分（CO、HCN等有毒气体生成），更着重于其物理特性——密度、粘度和光学特性。我们应用Navier-Stokes方程结合适当的湍流模型（如$k-epsilon$模型）来模拟烟气在建筑内部的流动、堆积和外溢过程，为烟雾控制策略提供科学依据。 --- 结论：模型、测量与预测全书的最后一部分强调了理论与实践的结合。我们审视了用于描述和预测火灾行为的计算流体力学（CFD）模型的优势与局限性。同时，本书也介绍了先进的火灾诊断技术，包括激光诱导荧光（LIF）、粒子图像测速（PIV）以及先进的量热仪（如Cone Calorimeter）在获取真实火灾参数方面所起的作用。本书的最终目标是让读者能够从第一性原理出发，理解火灾的自持性、失控性以及反馈机制，从而能够建立可靠的、基于物理和化学定律的火灾模型，为更高级别的火灾安全工程和研究做好充分准备。