射流风机与火源距离对地下环形隧道烟气流动的影响研究

以某地下环形隧道为原型,使用ICEM CFD 14.0建立了一条城市地下环形隧道模型。运用Fluent 14.0模拟研究了不同火源功率时,射流风机组与火源距离对烟气流动的影响。通过对烟气回流长度、水平温度及隧道内部压力分布的分析,得到了射流风机与火源距离对烟气流动的影响规律。结果表明,城市地下环形隧道射流风机组与火源的最佳距离为50m左右。研究成果可为城市地下环形隧道射流风机组位置设计提供参考。     

有坡度隧道火灾温度场分布规律研究

搭建坡度隧道火灾缩尺寸试验台,试验研究不同风速、不同坡度下烟气在隧道中的蔓延规律,并与Fluent数值模拟结果进行对比。结果表明,在自然通风状态下,热烟气的蔓延速度将随隧道坡度增大而加快;机械通风状态下,火源附近温度较自然通风工况高,远离火源区域的顶部较自然通风工况低;Fluent的数值模拟结果与试验结果大致相同,证明了数值模拟结果的有效性。     

多匝道公路隧道烟气控制方案研究

以南昌市某公路隧道为例,采用FDS数值模拟多匝道公路隧道的烟气流动规律,研究多匝道公路隧道的烟气控制方案。针对不同火灾场景设置了10组全尺寸模拟实验,分析坡度、弯曲度、匝道对烟气蔓延的影响。结果表明:火源功率为20 MW时,三车道隧道中部车道发生火灾时危险性最大;纵向风速为2.5m/s时,能有效控制烟气回流。在隧道坡度、弯曲度和多匝道耦合作用下,控制烟气回流的临界风速为3.5 m/s。在着火匝道火源上游设置挡烟垂壁能有效控制烟气向相邻匝道蔓延。     

纵向通风与坡度对隧道竖井排烟影响数值模拟

以某公路隧道为研究对象,采用开启6个竖井的双向均衡排烟模式。利用FDS对纵向通风与坡度影响下的竖井排烟效果进行数值模拟,通过分析不同工况下竖井内的烟气扩散特性、温度场分布及烟气质量浓度变化,获得隧道内竖井排烟速率的变化规律。结果表明:火源位于隧道中间时,在无纵向通风和纵向风速较小时,竖井下方均会出现烟气层吸穿现象,排烟速率较低;风速增加,火源下游的竖井排烟速率较大;风速大于2.0 m/s时,火源下游的竖井出现边界层分离现象,排烟速率降低;改变隧道坡度并不影响竖井下方的自然排烟效果。     

海拔高度对公路隧道火灾烟气分布特性影响研究

高海拔地区存在大气压力低、空气密度小、含氧量低等特点,对公路隧道火灾燃烧和烟气扩散的影响与平原地区隧道有显著差异。为了得到不同海拔高度条件下公路隧道内火灾烟气扩散特性和温度场分布规律,依托米拉山高海拔特长隧道,采用FDS计算软件,对海拔0~ 6 km范围内不同海拔高度的隧道火灾进行三维数值模拟计算。分析不同海拔高度条件下火灾烟气逆流长度、隧道拱顶温度、距地面1.8 m高度处温度分布、隧道竖向温度分布等主要参数。研究结果表明:随着海拔高度的增加,火源上游区域烟气逆流长度不断减小,烟气逆流长度与海拔高度大致呈线性关系,海拔6 km情况下烟气逆流长度为平原地区的57%;与平原地区隧道相比,高海拔地区隧道火源上游区域温度较低,火源下游区域温度较高,高海拔隧道火源下游区域烟气温度降低幅度较大;火源下游区域,高海拔地区隧道竖向温度增长较快。     

纵向通风风速及坡度对隧道内烟气扩散速度影响的试验研究

坡度对内部烟气运动变化的影响不容忽视。本文采用小尺寸试验方法对具有坡度的隧道内火灾烟气运动情况进行了研究,观测了不同纵向通风风速下,坡度分别为0%,3%和5%的隧道内烟气的运动情况,并运用数值拟合及量纲分析找出隧道内烟气的扩散速度与纵向通风风速及坡度间的相关性,得出相应结论。定量化的结论为城市交通隧道的防灾设计提供了有价值的参考。     

曲线隧道内烟气扩散特性模拟研究

通过FDS数值模拟对70、150、200、250、300、400m等不同半径及5、30 MW两种火源功率下曲线隧道内烟气的扩散规律进行研究,并与平直隧道内烟气的扩散特性进行对比。研究结果表明:曲线隧道内横断面上的烟气温度分布沿隧道中心线不是对称分布,隧道外侧烟气的扩散明显快于内侧;曲线隧道内距地面3m以上区域内温度沿长度方向的变化趋势与直线隧道相同,随着距火源距离的增加而逐渐降低,但在距地面较低处,烟气温度沿长度方向上的分布趋势是先升高后降低,在弯道部位出现局部高温。     

基于PyroSim的不同曲率弯曲隧道火灾特性研究

为探究弯曲隧道的火灾特性,研究曲率对弯曲隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件PyroSim,对不同曲率弯曲隧道的临界风速、温度分布、烟气蔓延规律及顶棚温度衰减规律进行研究。结果表明：在同一火源功率和火源位置的情况下,临界风速与隧道曲率呈正相关性;由于壁面沿程阻力的特殊性,弯曲隧道内高温烟气在隧道内侧的传播速度更快,并且随着火灾持续时间增加,隧道两侧烟气传播速度的差距增大;火灾的顶棚温度衰减与曲率呈正相关,给出了曲率为0.6%、0.5%、0.3%、0.25%、0.14%的顶棚温度衰减预测模型。     

纵向通风与侧壁开口竖井自然排烟协同作用下烟气运动模拟

为探究山岭隧道火灾烟气运移特性,采用数值模拟的方法,选取两种典型火源功率(20 MW及50 MW),分析不同纵向风速下火源位置对隧道顶棚下方沿程温度分布规律、烟气运移速率及竖井内烟气质量流量的影响规律.研究结果表明,纵向风速低于3m/s时,不同火源位置时,火源上游沿程温度均随纵向风速增加逐渐降低,而下游沿程温度随纵向风...     

隧道火灾自然通风最不利火源位置的研究

为了确定排烟系统设计参数和更好地保障人员安全疏散,开展1∶20的缩尺模型试验,研究隧道内6种不同火源位置、4种火源热释放率的火灾对隧道纵向烟气温度分布的影响,通过对火源段烟气温度的分析确定自然通风条件下隧道火灾最不利火源位置。结果表明:火源外边缘位于孔口内侧时,不同火源位置对火源段的烟气温度影响不大;火源外边缘越过孔口内侧壁时,火源段内的烟气温度显著下降;火源最不利位置为火源外边缘位于孔口内侧壁正下方。     

基于大涡模拟的地铁区间火灾横向温度分布研究

对不同纵向通风速率、火源功率以及截面形状下地铁隧道内横向温度分布特性进行模拟研究。结果表明:火源功率越大,升温速度越快,但烟气层以下的壁面温度分布大致不变;纵向通风对衬砌表面温度分布有明显影响,纵向风速较小时,衬砌顶部温度最高,中部次之,地面最低,而纵向风速达到3m/s时,由于火源被吹倾斜,导致火源下游附近衬砌顶部温度最高,地面次之,中部最低的分布特性。同时,研究了隧道截面形状与温度分布的关系。     

分岔角对地下道路火灾烟气蔓延影响模拟

利用数值模拟研究岔路夹角及火源功率对城市地下道路平面分岔隧道内主、支路隧道烟气质量流量的分配特性及蔓延特性的影响。火源位于主隧道,距岔路口15m,设置火源功率为5、10、20、30MW。结果表明:20°~40°的分岔夹角变化范围内,岔路角度的改变对烟气沿火源上游主隧道的蔓延特性影响不大,但对火源下游主、支路隧道内的烟气蔓延有一定影响;岔路隧道的烟气质量流量分配比例随分岔夹角的增大逐渐减小,但总体变化幅度不大,支路隧道的烟气质量分配约占总产烟量的30%;火源功率对对主、支路隧道烟气质量流量分配比例影响不大。     

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。     

城市地下车道纵向通风条件下火灾蔓延规律研究

以城市地下车道为例,利用FDS进行火灾数值模拟,研究火源功率为15 MW和30 MW,纵向通风速率分别为1、2、3、4 m/s的情况下,地下车道内火源附近、顶棚和车道上方2 m高度处温度场的纵向分布规律以及各工况下的烟气蔓延状况.结果表明:随着纵向通风速率的增大,地下车道内温度逐渐降低,烟气影响范围逐渐减小;随着火源功率的增大,地下车道内温度逐渐升高,烟气影响范围逐渐增大.宜按最不利火灾荷栽设计地下车道纵向通风风速.     

不同火源功率下地下环道火羽流运动机理研究

为研究地下环道不同火源功率下火羽流卷吸特性机理,采用数值模拟结合理论分析,设置9个典型火灾场景,定量分析火羽流温度场、烟羽流高度变化等卷吸特性。得出结论认为,火源功率对温度场影响最大,对烟气层高度影响较小;火源位于主干隧道火灾危险性最高,该位置发生火灾时不同火源功率下的温度、烟气层高度均达到人员疏散危险值。研究可补充现有受限空间的火灾动力学理论,为地下受限空间烟气控制、人员疏散及火灾综合防治提供理论依据。     

地铁区间列车火灾烟气特性及控制策略的数值模拟

为了探究火灾发生后风机启动时间对地铁区间烟气控制的影响,现以内径为5.5m圆形盾构地铁区间隧道为研究对象,采用数值模拟方法研究不同火源功率(5、7.5、10 MW)下隧道内烟气的温度分布,分析了4种火灾工况下隧道顶部最高温度值以及出现位置,研究了风机延迟启动时间对隧道内烟气温度分布的影响。结果表明,隧道顶部最高温度随火源功率增大而增高;纵向通风风速会造成隧道顶部最高烟气温度区域向通风方向偏移,但随着火源功率增加,排烟风速的影响会逐渐减弱;延迟启动风机会破坏烟气层的稳定性,导致烟气沉降到列车的车厢位置,从而会影响乘客安全疏散。     

横截面形状和坡度对隧道火灾烟气分布影响研究

通过数值模拟建立了7种不同横截面形状的全尺寸跨座式单轨隧道模型,研究隧道横截面形状和坡度对隧道火灾烟气蔓延的影响.研究发现长方形隧道顶部温度普遍较高,其次为带有拱顶的隧道,正方形隧道顶部温度普遍较低,圆形隧道底部温度最低.在大火源功率条件下,坡度对临界风速的影响较小.离火源较远的位置,坡度对排烟效果的影响更加明显:随着...     

隧道横向偏置火源顶棚温度纵向分布特性研究

为研究隧道横向火源位置对隧道顶棚温度沿纵向分布过程的影响,采用数值模拟与全尺寸模型实验相结合的方法,分析3 种火源功率多种横向偏移位置火源燃烧产生的顶棚温升与对应中心火源工况沿隧道纵向不同位置的温度分布特性。结果表明：对于多种横向偏置火源位置,火源所处纵向的顶棚温升衰减仍可用指数形式描述,越靠近隧道侧壁,温升衰减速度越快。火源与横向中心的偏距和纵向距离的耦合影响对温升衰减规律可以用相对独立的公式形式进行描述。火源功率越大,不同偏距火源下影响温升纵向衰减的范围越小。     

基于烟气蔓延的相邻隧道纵向间距确定

借助于理论分析和数值模拟方法,对城市地下道路发生火灾时,火灾在隧道出口的扩散特性进行了研究,并借助烟气的扩散距离探讨了城市地下道路相邻隧道间的安全间距。研究结果表明:当起火隧道内无烟气控制,烟气在隧道出口自由蔓延时,烟气蔓延到下游隧道的可能性极小。当火源上游施加临界风速,设计火灾小于30 MW时,为避免上游烟气扩散到下游隧道,城市地下道路相邻隧道间的间距可设置为大于100 m。     

隧道细水雾段阻烟隔热效果相关特性研究

为研究细水雾段在隧道火灾中的阻烟隔热效果,采用缩尺隧道模型火灾试验和FDS模拟方法,在不同细水雾段的喷头工作压力和火源功率条件下开展研究,分析温度变化。试验采用长30.0 m、宽3.0 m、高2.2 m的矩形断面模型隧道,缩放比为1∶3。结果表明,在自然通风隧道内,细水雾段虽然不会降低火源处的烟气温度,但其阻烟隔热效果非常好;在相同的火源功率条件下,细水雾工作压力增加,细水雾段另一侧(火源区外侧)上部空间的烟气温降增大,隔热效果十分明显;在相同的细水雾工作压力条件下,火源功率越大,其上部空间的温降比例越大,同时火源功率较大时,烟气沉降也较多。缩尺试验发现,0.67 m(实际尺寸的2 m)高度处烟气的温度不会对人体造成威胁。