C.1 符號(hào)
在本附錄中，除了使用表B.1中的符號(hào)外，還要用到表C.1的符號(hào)。 C.2 公式組所描述的物理現(xiàn)象
C.2.1 概述
這些計(jì)算方法可以計(jì)算通過開口的煙氣的質(zhì)量流量。其他計(jì)算方法如果得到證實(shí)并確認(rèn)了應(yīng)用的條件范圍，也可以使用。
C.2.2 使用公式的火災(zāi)場(chǎng)景元素
這些公式適用于由火災(zāi)引起的浮力造成的開口氣流，不考慮動(dòng)態(tài)壓力作用，如風(fēng)的影響。計(jì)算開口氣流條件的方法可按照兩種溫度分布建立：一種是均勻溫度曲線，一種是兩層溫度曲線。
C.2.3 要計(jì)算的開口的特性
公式給出了通過開口的煙氣和空氣的質(zhì)量流量。
C.2.4 公式提供的開口氣流條件
公式給出了在特定條件下通過垂直和水平開口的煙氣的流量。
C.2.5 公式的自身一致性
公式具有自身一致性。
C.2.6 公式應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)及其他文件
無
C.3 計(jì)算書
C.3.1 通過兩個(gè)溫度相等的均衡封閉空間之間的開口的流量
如圖C.1所示，由于火災(zāi)引起開口兩側(cè)產(chǎn)生壓差△pij時(shí)，流量(kg·s-1)用式(C.1)和式(C.2)計(jì)算： △pij＝pi－pj    …………………………………(C.2)         焓和化學(xué)物質(zhì)流量用式(C.3)和式(C.4)通過質(zhì)量流量計(jì)算： 注：焓和化學(xué)物質(zhì)流量在后面的條款中不再重復(fù)，但式(C.3)和式(C.4)適用于本附錄所有情況。

C.3.2 通過兩個(gè)溫度不同的均衡封閉空間之間的垂直開口的流量——一般情況
C.3.2.1 概述
如圖C.2所示，將流動(dòng)方式按照與中性面的位置關(guān)系進(jìn)行分類。當(dāng)中性面低于開口下沿時(shí)，氣流為從封閉空間i到j(luò)的單向流。當(dāng)中性面位于開口高度范圍內(nèi)時(shí)，氣流為雙向流。當(dāng)中性面高于開口上沿時(shí)，氣流為從封閉空間j到i的單向流(見參考文獻(xiàn)[2]、[3])。中性面高度zn用式(C.5)計(jì)算。流量(kg·s-1)和(kg·s-1)用式(C.8)和式(C.9)計(jì)算。計(jì)算結(jié)果在圖C.3中以無量綱形式給出。

C.3.2.2 中性面的位置
中性面的位置zn(m)用式(C.5)、式(C.6)、式(C.7)計(jì)算：

C.3.2.3 質(zhì)量流量
Ti＞Tj(ρi＜ρj)時(shí)用式(C.8)和式(C.9)計(jì)算質(zhì)量流量(kg·s-1)和(kg·s-1)：

C.3.2.4 計(jì)算示例
C.3.2.4.1 計(jì)算條件
計(jì)算通過0.9m寬、2.0m高的門的流量。假定Ti為80℃(353K)、Tj為20℃(293K)，在較低的邊界面高度上，封閉空間j內(nèi)的壓力比封閉空間i內(nèi)的壓力高2Pa[△pij(0)＝-2Pa)，如圖C.4所示。

C.3.2.4.2 兩封閉空間的煙氣密度
用式(C.6)和式(C.7)計(jì)算兩封閉空間的煙氣密度ρi(kg·m-3)和ρj(kg·m-3)，見式(C.12)、式(C.13)：

C.3.2.4.3 中性面高度
用式(C.5)計(jì)算中性面高度zn(m)，見式(C.14)：

C.3.2.4.4 質(zhì)量流量
因?yàn)橹行悦娓叨葄n比門的高度Hu低，故為雙向流。用式(C.8)和式(C.9)計(jì)算流入和流出封閉空間j的質(zhì)量流量(kg·s-1)和(kg·s-1)，見式(C.15)、式(C.16)：

在一般情況下，可由圖C.3給出圖解。
C.3.3 通過兩個(gè)溫度不同的均衡封閉空間之間的垂直開口的流量——一個(gè)封閉空間有單一開口的特殊情況
C.3.3.1 概述
如果封閉空間只有一個(gè)開口，如圖C.5所示，流出封閉空間的質(zhì)量流量等于流入的質(zhì)量流量。作為C.3.2的特殊情況，中性面高度zn可以滿足封閉空間i的質(zhì)量平衡。

C.3.3.2 中性面的位置
中性面的高度zn用式(C.17)計(jì)算：

C.3.3.3 質(zhì)量流量
質(zhì)量流量(kg·s-1)和(kg·s-1)用式(C.18)和式(C.19)計(jì)算：

注1：因?yàn)橘|(zhì)量流量是一樣的，只計(jì)算式(C.18)和式(C.19)中任一個(gè)即可。
注2：如果封閉空間的溫度Ti超過300℃，則系數(shù)相當(dāng)穩(wěn)定，可推導(dǎo)出式(C.20)(見參考文獻(xiàn)[4])。

C.3.4 通過兩個(gè)溫度不同的均衡封閉空間之間的水平開口的流量——一個(gè)封閉空間有一個(gè)開口的特殊情況
如圖C.6所示，若△pij≥△pflood，則通過水平開口的流量(kg·s-1)可以用式(C.21)來計(jì)算，該方法與計(jì)算通過相同溫度封閉空間的垂直開口的流量的方法類似。

應(yīng)該注意，因?yàn)榱黧w中存在微小的壓差，如果該壓差太小，就會(huì)產(chǎn)生雙向流。出現(xiàn)雙向流的臨界條件△pflood尚在研究階段。Yamada(見參考文獻(xiàn)[5])和Cooper(見參考文獻(xiàn)[6])提供了示例公式。目前尚未建立雙向流情況下的流量公式。
C.3.5 兩層環(huán)境——通過兩個(gè)封閉空間之間的垂直開口的流量
C.3.5.1 概述
在一個(gè)兩層環(huán)境中，通過開口的流量非常復(fù)雜。如圖C.7所示，通過開口的流量分三部分進(jìn)行計(jì)算。下部?jī)蓚?cè)均與空氣層相連。中部?jī)蓚?cè)分別與煙氣層和空氣層相連。上部?jī)蓚?cè)與煙氣層相連。應(yīng)用C.3.1和C.3.2中的概念計(jì)算各部分的質(zhì)量流量。

C.3.5.2 下部的質(zhì)量流量
參見圖C.7，連接兩個(gè)溫度不同的均衡封閉空間的垂直開口下部[0＜z＜min(zi，zj)]的流量用C.3.2中的公式計(jì)算。對(duì)式(C.5)～式(C.11)的計(jì)算，應(yīng)按式(C.22)～式(C.24)內(nèi)容進(jìn)行替換后計(jì)算。

Ti＝Ta，i    …………………………………(C.22)

Tj＝Ta，j    …………………………………(C.23)

Hu＝min(zi，zj)    …………………………………(C.24)

C.3.5.3 中部的質(zhì)量流量
與下部相似，中部的流量也可對(duì)式(C.5)～式(C.11)按照式(C.25)～式(C.28)內(nèi)容替換后計(jì)算。

C.3.5.4 上部的質(zhì)量流量
與前兩部分相似，上部的流量也可對(duì)式(C.5)～式(C.11)按照式(C.30)、式(C.31)進(jìn)行替換后，再行計(jì)算。

Ti＝Ts，i    …………………………………(C.30) Tj＝Ts，j    …………………………………(C.31)          用式(C.32)、式(C.33)替換Hu：

Hvent－max(zi，zj) ………………………………(C.32)

H1＝0 ………………………………(C.33)

用式(C.34)代替△pij(0)：

C.3.5.5 計(jì)算示例
C.3.5.5.1 計(jì)算條件
如圖C.8所示，在兩個(gè)封閉空間的上部形成了煙氣層。在封閉空間i和j內(nèi)的界面高度分別為0.8m和1.6m，煙氣層溫度分別為80℃(353K)和40℃(313K)，空氣層溫度分別為30℃(303K)和20℃(293K)。假定封閉空間j的壓力比封閉空間i的壓力大1Pa(△pij＝-1Pa)。計(jì)算各個(gè)部分的質(zhì)量流量。

C.3.5.5.2 下部的質(zhì)量流量
這種情況時(shí)下部的范圍為0＜z＜zi(zj＝0.8m)。由式(C.5)得到的這部分的中性面高度zn(m)用式(C.35)計(jì)算：

在這種情況下，中性面高度zn大于這部分的高度zi。這樣流體為從封閉空間j到i的單向流。由式(C.9)的最后一個(gè)公式推導(dǎo)出計(jì)算(kg·m-1)的式(C.36)：

C.3.5.5.3 中部的質(zhì)量流量
這種情況時(shí)中部的范圍為zi＜z＜zj，其中zi和zj分別為0.8m和1.6m。參考平面移至中部的底部，參考高度表示為高出底面的距離，用式(C.27)和式(C.28)計(jì)算參考高度Hu(m)，見式(C.37)、式(C.38)：

Hu＝abs(zi－zj)＝abs(0.8－1.6)＝0.8    …………………………………(C.37)

H1＝0    …………………………………(C.38)

用式(C.29)計(jì)算中部底部的壓差△pij(Pa)，見式(C.39):

用式(C.5)計(jì)算中部底部以上的中性面高度zn(m)，見式(C.40):

因?yàn)?＜zn＜abs(zi－zj)，所以為雙向流。用式(C.8)和式(C.9)中的第二個(gè)公式計(jì)算流量(kg·s-1)和(kg·s-1)，見式(C.41)、式(C.42)：

C.3.5.5.4 上部的質(zhì)量流量
這種情況時(shí)上部的范圍是zj＜z＜Hvent，其中zj和Hvent分別為1.6m和2.0m。參考高度Hu(m)移至上部的底部，用式(C.32)和式(C.33)計(jì)算，結(jié)果見式(C.43)、式(C.44)：

Hu＝Hvent－max(zi，zj)＝2.0－1.6＝0.4    …………………………………(C.43)

H1＝0    …………………………………(C.44)

用式(C.34)計(jì)算上部的底部壓差△pij(Pa)，結(jié)果見式(C.45)：

注：式(C.45)中的前兩項(xiàng)已經(jīng)由式(C.39)計(jì)算得到。
用式(C.5)計(jì)算高出下部底部的中性面高度zn(m)，結(jié)果見式(C.46)：

因?yàn)閦n＜0，所以為單向流。用式(C.8)的第一個(gè)公式計(jì)算流量(kg·s-1)，結(jié)果見式(C.47)：

C.3.5.5.5 封閉空間之間的總質(zhì)量流量
通過開口的總質(zhì)量流量(kg·s-1)和(kg·s-1)由三個(gè)部分的流量相加得到，計(jì)算結(jié)果見式(C.48)、式(C.49)：

注：如果忽略空氣和煙氣界面上的混合情況，中部的質(zhì)量流量等于進(jìn)入封閉空間j煙氣層的流量。與此相似，等于進(jìn)入封閉空間i中的空氣層的流量。
C.4 計(jì)算公式的依據(jù)
人們已經(jīng)對(duì)涉及防火分區(qū)火災(zāi)定量預(yù)測(cè)的開口氣流進(jìn)行了分析研究。早期的研究包括Kawagoe(見參考文獻(xiàn)[4])在Sekine建議基礎(chǔ)上所做的火災(zāi)溫度的完全展開流預(yù)測(cè)。Prahl等人(見參考文獻(xiàn)[7])和Rockett(見參考文獻(xiàn)[8])對(duì)兩層環(huán)境進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。對(duì)于這些早期研究，流量公式是從基礎(chǔ)的流體理論推導(dǎo)而來的。在20世紀(jì)80年代，Steckler等人(見參考文獻(xiàn)[9]、[10])、Quintiere等人(見參考文獻(xiàn)[11])和Nakaya等人(見參考文獻(xiàn)[12])進(jìn)行了直接的實(shí)體測(cè)量。這些測(cè)量確定了流量系數(shù)在0.68～0.73的范圍之內(nèi)，一般取0.7。Beyler對(duì)前期研究進(jìn)行了歸納(見參考文獻(xiàn)[13])。
C.5 計(jì)算公式的局限性
C.5.1 煙氣層的一致性
公式假設(shè)與開口相鄰的封閉空間的溫度是均勻的或是兩層形式的，如果不能滿足這個(gè)假設(shè)條件，就應(yīng)使用附錄B中的一般流量公式。
C.5.2 動(dòng)態(tài)壓力
計(jì)算時(shí)不考慮由自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)引起的動(dòng)態(tài)壓力作用。如需考慮，應(yīng)仔細(xì)分析動(dòng)態(tài)壓力的分布情況。
C.6 計(jì)算公式的輸出參數(shù)
公式計(jì)算結(jié)果為通過開口的質(zhì)量流量(kg·s-1)。存在雙向流時(shí)，也可以求得中性面的位置。
C.7 計(jì)算公式的輸入?yún)?shù)
C.7.1 通過開口的壓差
參數(shù)△pij定義為參考高度上的壓差，參考高度通常取最低的邊界高度。
C.7.2 開口附近的封閉空間的溫度分布情況
開口附近的溫度分布應(yīng)該是均勻的或兩層的。在均勻的情況下，應(yīng)說明每個(gè)封閉空間的溫度。在兩層的情況下，應(yīng)說明界面位置、煙氣層溫度和空氣層溫度。
C.8 計(jì)算公式的適用范圍
公式的適用范圍可以通過Steckler等人(見參考文獻(xiàn)[9])、Nakaya等人(見參考文獻(xiàn)[12])以及其他研究人員的研究成果來確定。Steckler在一個(gè)2.8m見方、2.13m高的房間內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。開口寬度為0.74m，高度在0.46m～1.38m之間?；馂?zāi)的熱釋放速率在31.6kW～158kW之間。封閉空間的最高溫度不超過250℃。Nakaya的試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的是更大一些的房間，長(zhǎng)3.55m，寬3.45m，高2.12m。開口高度為1.6m或1.7m。開口寬度在0.29m～0.89m之間。封閉空間的溫度范圍可以從雙層情況下的50℃到充分混合情況下最高可達(dá)1000℃。