中文摘要：

通过分析高大空间建筑室内热分层环境的垂向温度分布特征规律，以及典型火灾材料阴燃有焰火烟雾的颗粒分形凝并过程特征，采用数值模拟、理论分析和小尺寸模型、全尺寸高大空间实验方法，研究高大空间建筑典型材料早期火灾烟气热分层环境下沿程温度、烟雾颗粒浓度等参数的变化规律，热分层环境下烟气羽流的最大高度，以及颗粒分形凝并对大空间早期火灾烟气输运规律及热分层环境下烟气羽流最大高度的影响。在以上研究基础上，结合高大空间建筑的结构特点，提出基于早期火灾烟气运动规律的高大空间火灾感烟探测设计方法及探测系统设计准则，从而为高大空间建筑早期火灾烟气输运规律研究及有效可靠早期探测技术发展提供理论及实验依据。

结论摘要：

现代高大空间由于普通存在热分层空气环境，早期火灾烟气难以到达建筑物顶蓬，感烟探测器选型布置缺乏基础研究与实验数据支持。本项目旨在研究高大空间热分层环境下早期火灾烟气的输运规律，建立实用的工程应用模型公式，为高大空间火灾探测提供理论与实验依据。项目通过实验与理论分析，系统研究了标准火烟颗粒的形貌特征，得到了标准火烟雾颗粒初级粒子直径在30-60nm之间、分形维数在1.8-2之间等的火灾烟雾凝团的分形特征信息；通过实验与数值模拟研究，发现标准火烟颗粒的粒径大小与谱分布符合对数正态分布特征；重点通过大空间和小尺度空间实验及数值模拟、以及积分模型理论研究，揭示了热分层环境下早期火灾烟气上升规律，发现了美国NFPA 92B 积分模型公式在预测烟气最大高度的不足与缺陷，建立了工程实用的烟羽流积分模型，将其从线性热分层环境拓展应用到非线性热分层环境，并考虑不同材料烟气密度的差别与烟气羽流的自相似特征，修正改进了积分模型公式；在此基础上，结合高大空间探测系统集成试验，提出高大空间感烟探测器的选型布置工程应用准则，形成了提高此类场所火灾探测有效性的感烟探测器安装布置的科学依据。