國防工程火災(zāi)煙氣成分分布規(guī)律研究

余南田， 茅靳豐，毛 維，鄧忠凱，向健宇

(1.陸軍工程大學(xué)國防工程學(xué)院，江蘇 南京 210007；2.軍事科學(xué)院國防工程研究院，北京 100036；3.中國人民解放軍75714部隊(duì)，湖南 衡陽 421900)

國防工程作為我國軍事工業(yè)的重要組成部分，對(duì)其火災(zāi)安全的研究已經(jīng)成為地下建筑安全研究的熱點(diǎn)。國防工程由于工程軸線長且密閉性好，火災(zāi)通常具有如下特點(diǎn)：火災(zāi)前期難以發(fā)現(xiàn)，火勢(shì)蔓延快，煙氣不易排出，人員逃生和火災(zāi)撲救困難。目前，國內(nèi)外對(duì)地下建筑火災(zāi)安全的研究主要集中在地鐵[1-2]和隧道[3-7]或者是地面建筑中的狹長通道[8-9]。而國防工程的自然條件、工程目的以及人員疏散要求與地鐵、隧道和地面建筑有較大的不同，因此研究國防工程火災(zāi)安全很有必要。

火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)表明，火災(zāi)中80%以上死亡是由煙氣所導(dǎo)致的[10]。因此，國防工程火災(zāi)中煙氣流動(dòng)及其分布規(guī)律是火災(zāi)安全研究的重點(diǎn)，本文采用火災(zāi)模擬軟件FDS，對(duì)國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)不同走廊開口情況下煙氣成分的分布規(guī)律進(jìn)行模擬研究，以期為人員安全疏散提供指導(dǎo)。

1 火災(zāi)模擬軟件FDS

FDS是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)開發(fā)的一款火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件，該軟件能夠模擬國防工程煙氣流動(dòng)中溫度、濃度及流速等各種參數(shù)的變化，其采用的微分控制方程組如下：

質(zhì)量守恒方程：

(1)

動(dòng)量守恒方程：

(2)

能量守恒方程：

(3)

式中：ρ為氣體密度(kg/m3)；u為速度矢量(m/s)；g為重力加速度(m/s2)；f為外部力矢量(kg·m/s2)；τij為牛頓流體黏性應(yīng)力張量(Pa)；h為顯焓(J/kg)；p為壓力(Pa)；q?為單位體積的熱釋放速率(W/m3)；q″為熱通量矢量(W/m2)；φ為耗散函數(shù)(W/m3)。

此方程組能很好地應(yīng)用于求解受火災(zāi)浮力驅(qū)動(dòng)的低馬赫數(shù)流動(dòng)的N-S方程。FDS軟件模擬地下建筑火災(zāi)所取得的可信度已經(jīng)被國內(nèi)外眾多學(xué)者認(rèn)可[11-13]，因此本研究選擇FDS模擬軟件對(duì)國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣成分的分布規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬研究。

2 模型建立

2. 1 物理模型

防火分區(qū)是國防工程防火設(shè)計(jì)的基本單元，因此本文以南京某國防工程一個(gè)防火分區(qū)為研究對(duì)象，利用FDS模擬軟件對(duì)其發(fā)生火災(zāi)時(shí)不同走廊開口情況下煙氣成分在垂直和水平方向上的分布規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

圖1為該國防工程模型圖和平面示意圖。該工程由走廊和兩側(cè)房間組成，走廊長50 m、高3 m、寬2 m，兩側(cè)房間按使用用途，可分為會(huì)議室、辦公室和首長休息室，其中會(huì)議室尺寸為9.9 m×4 m×3 m，辦公室尺寸為6.6 m×4 m×3 m，首長休息室尺寸為3.3 m×4 m×3 m，門的尺寸為2 m(高)×0.9 m(寬)。

圖1 某國防工程模型圖和平面示意圖Fig.1 Model diagram and plan sketch of a defense engineering

2. 2 火源設(shè)定

在國防工程中，火源的位置和規(guī)模是火災(zāi)發(fā)展的基本參數(shù)，在模擬過程中火源設(shè)定得越合理，其計(jì)算結(jié)果越可靠。國際上通常用t2(NFPA92B,2000)型火災(zāi)來近似非穩(wěn)態(tài)火源，其火源強(qiáng)度可由下式表示:

Q=α(t-t0)2

(4)

式中：Q為火源強(qiáng)度(kW)；(t-t0)為火源有效燃燒時(shí)間(s)；α為火源增長系數(shù)。

本文根據(jù)該國防工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、房間的布局用途以及內(nèi)部可燃物狀況，以走廊最左側(cè)首長休息室作為火源房間，并根據(jù)房間實(shí)際功能設(shè)定著火房間的火災(zāi)場(chǎng)景，按照無噴淋的辦公室和客房設(shè)定火源熱釋放速率為6 MW[14]，首長休息室火源主要集中在床上用品，因此選用歐洲標(biāo)準(zhǔn)火庚烷火[15]和超快速火源模型，火源增長系數(shù)為0.187 8。

2. 3 模擬工況及測(cè)點(diǎn)布置

當(dāng)左側(cè)首長休息室著火后，人員將向走廊右側(cè)逃生。部分國防工程由于修建時(shí)間早或者施工條件限制，工程內(nèi)未安裝排煙系統(tǒng)，本文考慮最不利情況，在沒有排煙系統(tǒng)情況下對(duì)單向型走廊(靠近火源的出口關(guān)閉、遠(yuǎn)端出口開啟)和全封閉型走廊(兩端出口均關(guān)閉，走廊端部設(shè)置火災(zāi)避難室)兩種工況情況進(jìn)行模擬。

人員在逃生過程中會(huì)受到有毒有害氣體和窒息的危害，本次模擬研究以二氧化碳(CO2)及氧氣(O2)濃度作為主要研究指標(biāo),以走廊左端出口位置為縱向原點(diǎn)，在距走廊左端距離分別為L=4 m、14 m、24 m、34 m、44 m位置處布置5組煙氣特征參數(shù)測(cè)點(diǎn)樹，測(cè)點(diǎn)樹上同一測(cè)點(diǎn)位有溫度測(cè)點(diǎn)以及CO2、CO和O2濃度測(cè)點(diǎn)；測(cè)點(diǎn)樹上最高測(cè)點(diǎn)距頂棚的距離為0.4 m(h=2.6 m)，最低測(cè)點(diǎn)距地面的距離為0.6 m(h=0.6 m)，每兩個(gè)相鄰測(cè)點(diǎn)間相距0.4 m。下面以距火源的距離L分別為4 m、24 m和44 m位置處測(cè)點(diǎn)分析煙氣成分在垂直方向上的分布規(guī)律，以高度h分別為2.6 m、1.8 m和1 m位置處測(cè)點(diǎn)分析煙氣成分在水平方向上的分布規(guī)律。

2. 4 網(wǎng)格劃分

FDS模擬軟件以網(wǎng)格作為最小計(jì)算單元對(duì)防火分區(qū)進(jìn)行全尺寸模擬。在火災(zāi)的模擬中，網(wǎng)格是決定模擬是否可信的最基本參數(shù)。McGrattan等[16]研究指出，可以利用下面公式確定火災(zāi)模擬合適的網(wǎng)格尺寸范圍：

(5)

D*/σx=4～16

(6)

式中:D*為特征長度(m)；Q為熱釋放速率(kW);ρ∞為環(huán)境密度(kg/m3);T∞為環(huán)境溫度(K)；CP為定壓比熱容[J/(kg·K)]；g為重力加速度(kg/s2)；σx為網(wǎng)格尺寸(m)。

該國防工程的火源強(qiáng)度為6 MW，計(jì)算得到合適的網(wǎng)格尺寸范圍為0.12～0.49 m。綜合考慮計(jì)算精度和時(shí)間成本，模型中以0.2 m×0.2 m×0.2 m劃分網(wǎng)格。

2. 5 定解條件

可燃物的燃燒、火災(zāi)的蔓延以及煙氣的擴(kuò)散都是非穩(wěn)態(tài)過程，F(xiàn)DS模擬軟件求解涉及到的微分控制方程組必須給出流場(chǎng)的初始參數(shù)。由于國防工程出入口少，因此假設(shè)初始流場(chǎng)為靜止?fàn)顟B(tài)，初始溫度為20℃，壓力為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；初始時(shí)間步長為0.2 s，在整個(gè)計(jì)算過程中時(shí)間步長將自動(dòng)調(diào)整為滿足CFL條件的時(shí)間步長[16]。在人員逃生過程中，考慮走廊煙氣最不利情況，除著火房間房門開啟外，

其他房門均關(guān)閉。工程結(jié)構(gòu)材料為鋼筋混凝土，傳熱按一維傳熱處理，即熱厚邊界條件；煙氣在壁面上無滲透，由于煙氣的黏性作用，靠近壁面處煙氣速度為零，因此壁面速度采用無滑移邊界條件。

3 模擬結(jié)果與分析

3. 1 煙氣成分在垂直方向上的分布規(guī)律

3.1.1 單向型走廊CO2濃度的垂直分布規(guī)律

圖2為該國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)單向型走廊內(nèi)不同位置處CO2濃度的垂直分布情況。

圖2 單向型走廊內(nèi)不同位置處CO2濃度的垂直 分布情況Fig.2 Vertical distribution of CO2 concentration in different places of the unidirectional corridor

由圖2可見，單向型走廊上層測(cè)點(diǎn)CO2濃度要先于下層測(cè)點(diǎn)開始變化，同一位置處CO2濃度隨高度的降低而降低，以穩(wěn)定階段同一位置處上下相鄰兩測(cè)點(diǎn)的CO2濃度差值與兩測(cè)點(diǎn)中較高CO2濃度值的比值作為CO2濃度的垂直衰減幅度，計(jì)算各測(cè)點(diǎn)處濃度的衰減，發(fā)現(xiàn)當(dāng)高度從2.2 m下降到1.8 m時(shí)，煙氣中CO2濃度會(huì)有較大幅度的下降，從走廊門口由近到遠(yuǎn)下降幅度依次是71.4%、62.5%、57.2%，說明CO2濃度在垂直方向上存在明顯的兩個(gè)分層，走廊上層的CO2濃度遠(yuǎn)大于走廊下層的CO2濃度；此外，隨著距火源距離的增加，走廊上層空間的CO2濃度會(huì)下降，而走廊下層空間的CO2濃度變化不大，即走廊垂直截面上CO2濃度的分布隨距火源距離的增加變得更均勻，這主要是由于走廊右端防火門開啟，新鮮空氣會(huì)不斷地流向火區(qū)，而上層煙氣在擴(kuò)散的過程中會(huì)與壁面和走廊下部的新鮮空氣不斷換熱，導(dǎo)致煙氣溫度不斷下降，煙氣熱浮力隨即下降，煙氣在走廊遠(yuǎn)端沉降得更為明顯，因此走廊遠(yuǎn)端垂直截面上的CO2濃度分布得更加均勻。

3.1.2 單向型走廊O2濃度的垂直分布規(guī)律

圖3為該國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)單向型走廊內(nèi)不同位置處O2濃度的垂直分布情況。

圖3 單向型走廊內(nèi)不同位置處O2濃度的垂直分布 情況Fig.3 Vertical distribution of O2 concentration in different places of the unidirectional corridor

由圖3可見，單向型走廊同一位置上層測(cè)點(diǎn)O2濃度要先于下層測(cè)點(diǎn)發(fā)生變化，同一位置處O2濃度隨高度的升高而降低；垂直方向上仍然以穩(wěn)定階段縱向同一位置處上下相鄰兩測(cè)點(diǎn)的O2濃度差值與兩測(cè)點(diǎn)中較高O2濃度值的比值作為O2濃度的垂直衰減幅度，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)高度從1.8 m提升到2.2 m時(shí)，O2濃度會(huì)有一個(gè)劇烈的衰減，由近至遠(yuǎn)的衰減幅度依次是52.8%、32%、24.5%，說明O2濃度在垂直方向上同樣存在兩個(gè)明顯的分層，走廊上層的O2濃度遠(yuǎn)小于走廊下層的O2濃度；離火源較近的區(qū)域，下層測(cè)點(diǎn)的O2濃度變化幅度很小，隨著距火源距離的增加，走廊下層測(cè)點(diǎn)的O2濃度下降得越來越明顯，這是因?yàn)闊煔庠跀U(kuò)散過程中與壁面和下層空氣換熱導(dǎo)致其溫度降低、高度下降，加上右側(cè)防火門開啟，新鮮空氣與煙氣在走廊遠(yuǎn)端摻混程度較高，部分煙氣在走廊末端下層回流。

3.1.3 全封閉型走廊CO2濃度的垂直分布規(guī)律

圖4為該國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)全封閉型走廊不同位置處CO2濃度的垂直分布情況。

圖4 全封閉型走廊內(nèi)CO2濃度的垂直分布情況Fig.4 Vertical distribution of CO2 concentration in different places of the totally enclosed corridor

由圖4可見，與單向型走廊類似，全封閉型走廊同一位置中最高測(cè)點(diǎn)的CO2濃度最先開始發(fā)生變化，測(cè)點(diǎn)高度越低，CO2濃度發(fā)生變化越遲；但是離火源越遠(yuǎn)，同一位置處不同高度測(cè)點(diǎn)CO2濃度開始變化的時(shí)間差越小，在走廊最右端，垂直方向上幾乎是同時(shí)發(fā)生變化，這主要是由于前期火源燃燒產(chǎn)生的煙氣由走廊上層空間從火區(qū)流向走廊右端，而走廊右端封閉，煙氣受到阻礙后迅速沉降之后發(fā)生回流，下層空間由走廊右端回流到火區(qū)的煙氣填充，因此越靠近火源，下層空間CO2濃度開始發(fā)生變化的時(shí)間越滯后，不同高度測(cè)點(diǎn)的CO2濃度開始發(fā)生變化的時(shí)間差越大。

與單向型走廊相比，全封閉型走廊出口同一位置處不同高度的CO2濃度在后期將會(huì)趨于一致，表明整個(gè)走廊最后將會(huì)充滿煙氣。此外，由圖4還可以看到，全封閉型走廊上層空間的CO2濃度存在一個(gè)最大值，CO2濃度達(dá)到峰值之后開始下降，最后保持在一個(gè)穩(wěn)定值。出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象主要是因?yàn)椋呵捌贠2充足，火源燃燒產(chǎn)生大量的CO2，后期防火分區(qū)內(nèi)O2不足，火源燃燒逐漸變小，直至熄滅，CO2產(chǎn)生量變??；同時(shí)全封閉型走廊上層空間的煙氣小部分發(fā)生沉降，大部分會(huì)向走廊遠(yuǎn)端擴(kuò)散，最終在遠(yuǎn)端產(chǎn)生回流，因此全封閉型走廊上層空間的CO2濃度達(dá)到峰值后會(huì)不斷下降，而下層空間的CO2濃度會(huì)繼續(xù)上升，最終全封閉型走廊垂直方向上的CO2濃度保持在一個(gè)穩(wěn)定值。

3.1.4 全封閉型走廊O2濃度的垂直分布規(guī)律

圖5為該國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)全封閉型走廊內(nèi)不同位置處O2濃度的垂直分布情況。

圖5 全封閉型走廊內(nèi)不同位置處O2濃度的垂直 分布情況Fig.5 Vertical distribution of O2 concentration in different places of the totally enclosed corridor

由圖5可見，O2濃度的變化規(guī)律與CO2濃度的變化規(guī)律類似，同一位置處各測(cè)點(diǎn)的O2濃度從高至低依次開始變化；離火源越遠(yuǎn)，同一位置處不同高度測(cè)點(diǎn)的O2濃度開始變化的時(shí)間差就越小，全封閉型走廊端頭處不同高度測(cè)點(diǎn)的O2濃度基本是同時(shí)發(fā)生變化的；除全封閉型走廊最右端外，前期走廊內(nèi)上層空間的O2濃度要小于下層空間的O2濃度，后期隨著煙氣充滿整個(gè)走廊，上下層空間的O2濃度趨于一致。此外，由圖5還可以看到，全封閉型走廊上層空間的O2濃度存在一個(gè)最低值，O2濃度先下降到最低值，然后上升，最終保持穩(wěn)定；與圖4對(duì)比發(fā)現(xiàn)，同一測(cè)點(diǎn)處O2濃度與CO2濃度發(fā)生轉(zhuǎn)折的時(shí)刻基本一致。出現(xiàn)這種情況主要是因?yàn)榛鹪慈紵捌冢忾]型走廊上層空間不斷聚集高溫?zé)煔?，?dǎo)致走廊上層空間的O2濃度所占比例不斷減小，到了后期，火源減小直到最后熄滅，產(chǎn)煙量不斷減小，同時(shí)煙氣由于沉降和擴(kuò)散作用，在走廊上層空間所占的比例變小，底部空氣和上層煙氣摻混充滿整個(gè)全封閉型走廊，因此上層空間的O2濃度相應(yīng)地增加，但整個(gè)全封閉型走廊總的O2濃度一直下降，直到火源熄滅不再耗氧。

3. 2 煙氣成分在水平方向上的分布規(guī)律

3.2.1 單向型走廊CO2濃度的水平分布規(guī)律

圖6為該國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)單向型走廊內(nèi)不同高度處CO2濃度的水平分布情況。

圖6 單向型走廊內(nèi)不同高度處CO2濃度的水平 分布情況Fig.6 Horizontal distribution of CO2 concentration at different heights of the unidirectional corridor

由圖6可見，總體上來看，單向型走廊內(nèi)，測(cè)點(diǎn)的高度越低，水平面上的CO2濃度越小，危害性越?。辉趩蜗蛐妥呃鹊纳蠈涌臻g(h=2.6 m)，越靠近火源，CO2濃度越高，即沿著單向型走廊縱向正方向，CO2濃度不斷下降，走廊末端CO2濃度最??；在h=1.8 m水平面上，CO2濃度沿走廊縱向幾乎一致，并且測(cè)點(diǎn)波動(dòng)幅度較大；在h=1 m水平面上，越靠近火源，CO2濃度越低，即沿著單向型走廊縱向正方向，CO2濃度不斷升高，單向型走廊末端CO2濃度最大，并且走廊最右端測(cè)點(diǎn)的CO2濃度波動(dòng)幅度較大。不同高度水平面上CO2濃度呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律主要是因?yàn)閱蜗蛐妥呃壬蠈涌臻g煙氣的流動(dòng)方向是由著火房間流向右端開口，而下層空間煙氣主要來源于右端開口處產(chǎn)生的煙氣回流，即上下層空間的煙氣流動(dòng)方向相反，因此上下層空間的CO2濃度水平分布規(guī)律相仿，但衰減方向相反；而h=1.8 m水平面處于上下層空間的過渡區(qū)域內(nèi)，靠近火源處煙氣沉降少但上層空間煙氣濃度大，遠(yuǎn)離火源處煙氣沉降多但上層空間煙氣濃度小，同時(shí)上層空間煙氣與下層空間新鮮空氣摻混劇烈，所以整個(gè)水平面煙氣濃度基本一致，并且波動(dòng)幅度大。

3.2.2 單向型走廊O2濃度的水平分布規(guī)律

圖7為該國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)單向型走廊內(nèi)不同高度處O2濃度的水平分布情況。

圖7 單向型走廊內(nèi)不同高度處O2濃度的水平 分布情況Fig.7 Horizontal distribution of O2 concentration at different heights of the unidirectional corridor

由圖7可見，單向型走廊內(nèi)O2濃度的水平分布規(guī)律與CO2濃度的水平分布規(guī)律相似，不同高度的水平面上O2濃度呈現(xiàn)不同的分布規(guī)律，沿走廊縱向正方向上層空間O2濃度不斷升高，下層空間O2濃度不斷下降；在過渡層O2濃度幾乎一致，且波動(dòng)較大。O2濃度水平分布呈現(xiàn)如此規(guī)律也是由于上下層空間煙氣流動(dòng)方向相反，且與過渡層內(nèi)煙氣與空氣的摻混有關(guān)，在此不再贅述。

3.2.3 全封閉型走廊CO2濃度的水平分布規(guī)律

圖8為該國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)全封閉型走廊內(nèi)不同高度處CO2濃度的水平分布情況。

圖8 全封閉型走廊內(nèi)不同高度處CO2濃度的水平 分布情況Fig.8 Horizontal distribution of CO2 concentration at different heights of the totally enclosed corridor

由圖8可見，在火源燃燒前期，全封閉型走廊與單向型走廊的上下層空間CO2濃度的水平分布規(guī)律類似，即距火源越遠(yuǎn)，上層空間的CO2濃度越低，而下層空間的CO2濃度越高；但到了后期，全封閉型走廊與單向型走廊的CO2濃度分布不同，上層空間(h=2.6 m)的CO2濃度會(huì)下降，最終保持穩(wěn)定；全封閉型走廊內(nèi)不同高度的水平面上CO2濃度會(huì)呈現(xiàn)相同的分布規(guī)律，即距火源越遠(yuǎn)，CO2濃度越高，這主要是因?yàn)楹笃诨鹪聪?，產(chǎn)煙量減小，但靠近火源處煙氣溫度仍然較高，熱擴(kuò)散能力大，繼續(xù)向遠(yuǎn)端擴(kuò)散，而在全封閉型走廊末端，煙氣溫度相對(duì)較低，熱擴(kuò)散能力弱，造成煙氣大量堆積。

此外，由圖8還可以看出，由于煙氣無法向外排出，水平面上沿全封閉型走廊縱向方向CO2濃度變化幅度較單向型走廊更小，也就是水平面上的CO2濃度分布得更均勻；在全封閉型走廊中層空間(h=1.8 m處)水平面上，由于沒有新鮮空氣補(bǔ)充，煙氣與空氣的摻混程度較小，CO2濃度波動(dòng)幅度小，即全封閉型走廊不存在過渡層。

3.2.4 全封閉型走廊O2濃度的水平分布規(guī)律

圖9為該國防工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)全封閉型走廊內(nèi)不同高度處O2濃度的水平分布情況。

圖9 全封閉型走廊內(nèi)不同高度處O2濃度的水平 分布情況Fig.9 Horizontal distribution of O2 concentration at different heights of the totally enclosed corridor

由圖9可見，該國防工程發(fā)生火災(zāi)后，全封閉型走廊內(nèi)O2濃度會(huì)不斷下降；前期，全封閉型走廊上層水平面上的測(cè)點(diǎn)距火源越近，O2濃度越低，隨著火源燃燒狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，O2濃度下降到一個(gè)最低值后開始上升直到穩(wěn)定；后期，距火源越近，O2濃度越高[見圖9(a)]；全封閉型走廊中下層空間則一直保持距火源越近、O2濃度越高的分布規(guī)律[見圖9(b)、9(c)]。O2濃度水平分布出現(xiàn)這種規(guī)律的原因是前期火源正常燃燒不斷消耗O2產(chǎn)生CO2，全封閉型走廊上層空間為流向末端的煙氣，而中下層空間為流向火源的空氣；后期O2不足導(dǎo)致火源熄滅，大量煙氣在走廊末端堆積。

4 結(jié) 論

本文基于南京某國防工程中的一個(gè)防火分區(qū)，設(shè)計(jì)了火災(zāi)場(chǎng)景，選取合適的網(wǎng)格尺寸對(duì)防火分區(qū)內(nèi)走廊在不同狀態(tài)下煙氣成分在垂直和水平方向上的分布規(guī)律進(jìn)行了研究，得到以下主要結(jié)論：

(1) 單向型走廊上層空間測(cè)點(diǎn)CO2濃度和O2濃度要先于下層空間發(fā)生變化，下層空間變化幅度很??；煙氣濃度分布在垂直方向上存在明顯的分層，上層空間的CO2濃度要遠(yuǎn)大于下層空間，而O2濃度則正好相反。煙氣在單向型走廊末端的沉降導(dǎo)致距火源越遠(yuǎn)，垂直方向上的CO2濃度分布越均勻，走廊下層空間的O2濃度下降得越明顯，說明單向型走廊遠(yuǎn)端人員危險(xiǎn)性越高。

(2) 單向型走廊內(nèi)CO2濃度和O2濃度的水平分布與高度及距火源的距離有較大關(guān)系。單向型走廊上層空間煙氣與下層空間空氣的流動(dòng)方向相反，CO2濃度和O2濃度在上下層水平面上的衰減方向也就相反：距火源越遠(yuǎn)，單向型走廊上層空間的CO2濃度越低，下層空間的CO2濃度越高，O2濃度的變化則正好相反。過渡層CO2濃度和O2濃度水平分布較為均勻。

(3) 全封閉型走廊上層空間測(cè)點(diǎn)CO2濃度和O2濃度要先于下層空間發(fā)生變化，但由于上下層空間煙氣流動(dòng)方向相反，同一位置處不同高度測(cè)點(diǎn)開始變化的時(shí)間差隨距火源距離的增加變得越來越小；全封閉型走廊垂直方向上煙氣濃度分布不存在分層現(xiàn)象，火源燃燒狀態(tài)的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致CO2濃度和O2濃度在全封閉型走廊的上層空間分別有一個(gè)最大值和最小值，達(dá)到極值后再分別下降和上升，最終保持穩(wěn)定。

(4) 全封閉型走廊內(nèi)CO2濃度和O2濃度的水平分布在火源燃燒前期與單向型走廊相同：距火源越遠(yuǎn)，走廊上層空間的CO2濃度越低，下層空間的CO2濃度越高；O2濃度的變化則正好相反。但后期由于氧氣不足，火源燃燒強(qiáng)度逐漸下降最終熄滅，上層空間煙氣由于浮力繼續(xù)向遠(yuǎn)端擴(kuò)散，導(dǎo)致全封閉型走廊末端堆積大量煙氣，走廊上層空間的CO2濃度和O2濃度分布與前期不同，即距火源越遠(yuǎn)，全封閉型走廊上層空間的CO2濃度越高、O2濃度越低。由于全封閉型走廊端口封閉，CO2濃度和O2濃度在水平面上的分布較單向型走廊更為均勻。