隧道防排烟设计方案数值模拟及优化设计研究

当隧道出现火灾后,会产生大量的烟气,为了防止烟气在车道内蔓延,影响隧道内火场环境,需要快速将火灾产生的烟气排出。当前国内外隧道防排烟主要分为集中排烟和纵向排烟,两者根本性的区别在于是否布置了排烟风道。文章首先对隧道防排烟设计方案数值模拟进行分析,然后对优化设计措施进行探讨,可供参考。     

排烟阀设置对隧道集中排烟效果的影响研究

为获得隧道集中排烟中排烟阀设置参数对排烟效果的影响规律,结合某大型过江隧道防排烟工程实际,根据隧道实际交通情况,设定了火源规模,并设计了数组隧道火灾工况,采用火灾动力学模拟软件FDS构建了集中排烟隧道模型,通过对不同火灾工况下隧道内2m高处能见度、烟气蔓延范围及排烟阀效率等排烟效果指标的定量分析,获得了单向排烟和双向排烟两种集中排烟模式下单个排烟阀面积、间距、开启个数及排烟阀形状对排烟效果的影响规律。     

公路隧道纵向通风对火灾烟气分层影响研究

纵向通风目前是我国长隧道使用最多的通风排烟方式。通过1∶ 10隧道模型火灾排烟试验,利用激光片光观测火灾烟气分层结构,分析了纵向通风对火灾烟气分层结构的影响;通过数值模拟,研究了隧道采用纵向通风排烟的效果。结果表明:在无风情况下,火灾初期烟气能够较好地维持在隧道顶部,与空气分层界限明显;开启纵向排烟后,能够有效抑制火灾烟气向火源上游蔓延,但烟气分层结构遭到破坏并随着风速增加逐渐消失,火源下游区域能见度下降;纵向排烟风速维持在临界风速及以下,可降低纵向风对烟气分层的影响。     

大型地铁换乘车站站台火灾的排烟模式研究

以某大型地铁换乘车站为研究对象,根据车站通风排烟系统的设置情况,将站台火灾排烟模式分为只开启站台排烟风机进行排烟和同时开启站台排烟风机和隧道风机进行排烟2种。选用计算流体力学软件FDS,将火源设置在地下二层站台中部区域,建立地铁车站三维模型,采用大涡模拟方法对站台两种排烟模式的排烟效果进行模拟。对站台内烟气蔓延、能见度和补风风速的分析结果表明:开启车站隧道风机进行辅助排烟可以有效地控制烟气蔓延到站厅,增加了楼扶梯口处的补风风速,达到了更好的防排烟效果。     

基于毒性累积效应的建筑排烟效能评估

提出一种基于火灾中有毒烟气对人员伤害累积效应的建筑排烟系统效能评估方法,采用有效剂量分数FED作为排烟效能评价指标,分析有毒烟气对人体伤害的效应,其累积结果作为定量评估排烟方式优劣的依据。结合建筑实例,采用FDS+Evac对某办公建筑内几种不同烟气控制方式的排烟效能进行分析比较。结果表明,该评估方法从人员受伤害的累积效应角度,以定量的方式比较排烟系统的排烟效能,为建立多技术协同作用下的火灾烟气控制效能评估模型与优化设计方案提供了参考。     

地铁长区间隧道火灾双点排烟烟气分布特性

基于1∶20缩尺模型隧道,设置4种风口尺寸、3种火源热释放速率,改变排烟量,设计33个工况研究地铁长区间隧道火灾双点排烟的顶部烟气温度分布特性与烟气流动特性。实验发现,地铁长区间隧道火灾顶部烟气温度随着与火源之间的距离的增大而减小,在排烟风口处烟气温度突然下降;烟气温度随着火源热释放率的增大而增大,排烟口尺寸和排烟体积流量对隧道顶部烟气温度的影响不大。火灾中,应将烟气控制在火源段,保证非火源段烟气排净。     

地下环形隧道集中排烟模式的试验研究

通过实体火灾试验对地下环形隧道内烟气控制模式开展试验研究,对其排烟性能进行验证。试验采用柴油油盘火模拟汽车火灾,试验段划分为4个防烟分区,排烟方式为"中间排、两侧补",采集火源上、下游烟气温度及蔓延范围和高度。烟气总蔓延长度为210m,烟气层高度维持在2.8m,人员通行高度内基本不受烟气影响;人员可以迎风疏散,疏散安全水平较高。试验结果验证了排烟方案可以将火灾烟气控制在中间两个防烟分区内,满足判定指标要求。     

特长V形隧道火灾数值模拟研究

为研究"V"形隧道火灾时烟气分布特征和流动特性。文章以某"V"形隧道为背景,运用三维数值模拟方法对隧道发生火灾时烟气分布特征和流动特性进行研究。分析了临界风速下隧道火灾及烟气的蔓延规律,并得到隧道内烟气浓度、烟气流速及温度的分布规律,并根据列车在隧道内的失火位置,提出了不同的送风、排烟模式和旅客逃生方案。研究结果为火灾时选择恰当的救援方案提供指导,为消防设计和隧道火灾通风设计提供相关资料和依据。     

侧向集中排烟应用于海底隧道的分析优化

以某特长海底隧道工程为例,研究火灾下纵向诱导通风+侧向集中排烟模式对烟气的控制效果。设外车道、中间车道、内车道发生火灾的场景,分析隧道坡度-3%、0%、3%情况下下隧道内的烟气蔓延情况,测出隧道纵向温度分布、烟气速度矢量分布、能见度分布,验证了纵向诱导通风+侧向集中排烟系统的有效性,确定了适用于不同坡段隧道的烟气控制措施。     

高层建筑内火灾烟气扩散的数值模拟

对高层建筑内火灾烟气危害和防排烟设计进行了综述和讨论,介绍了采用数值模拟方法研究火灾烟气扩散的主要方法和理论,应用基于场模型的FDS火灾模拟程序,结合案例对比计算了自然排烟、机械排烟和机械加压通风系统设计方式下火灾烟气质量分数和烟气层高度,得到相应结论。