隧道火灾烟气运动的数值模拟

对不同入口风速和隧道高宽比情况下隧道内的烟气运动进行模拟,分析隧道内的烟气分布情况.结果表明:随着入口风速的增大,隧道内整体的烟气浓度会逐渐降低.入口风速过大,加强了气流的湍流程度,使烟气层较早降至路面,隧道断面提前充满烟气,使火源附近近地面处的烟气浓度过高.当入口风速较小时,火源上部的部分烟气会逆着风向流动,产生回流现象,所研究工况下烟气不发生回流的临界入口风速为2.2 m/s左右.横截面积相同的情况下,隧道高宽比越小,烟气上升高度越高,隧道下部烟气量越少,利于救援和人员疏散.     

纵向通风隧道内火灾烟气流动的控制

讨论了纵向通风隧道火灾和相关烟气形成现象。利用计算机流体动力模型模拟烟气流动，获得可以与试验数据进行比较的预测结果。在Richardson数字基础上，采用了不同参考稳定值，结果发现，直接利用火灾热释放速率所获得的温度值会产生最有用的结果。试验结果与数值预测结果的比较发现，两者吻合较好。笔者验证了利用容积测定火源模拟火灾的情况。结果的准确性很大程度上取决于对墙和屋顶的热传递。     

小半径曲线隧道火灾通风数值模拟研究

以四川雅安至西昌高速公路干海子曲线公路隧道为工程背景,结合小半径曲线隧道特殊的边界条件,建立三维数值模型,开展小半径曲线公路隧道火灾烟气蔓延规律的数值模拟研究。研究小半径曲线隧道内发生火灾时不同通风风速条件下烟流温度、速度和浓度的分布特征及变化规律,给出了曲线隧道火灾事故紧急通风情况下的最小纵向通风风速。模拟结果表明,小半径曲率隧道的火灾烟气蔓延及温度分布与直线隧道存在明显差异,干海子曲线隧道抑制火灾烟气回流的最小纵向通风风速为4m/s。     

高海拔隧道火灾烟气及温度场数值模拟研究

采用FDS建立典型双车道公路隧道,对海拔高度为500、4000 m的公路隧道发生火灾时的烟气蔓延特征及温度分布规律进行数值模拟分析,以得到低压、低温、低氧含量等高海拔环境对公路隧道火灾发展的影响规律.结果表明:相比较平原地区隧道,高海拔地区公路隧道火灾烟气最高温度更低,火焰高度更高,且近火源区的拱顶最高温度升温速度明显...     

隧道火灾烟气中CO的PDF数值模拟研究

结合隧道火灾发生发展的特点及火灾烟气的反应机理,提出了一种用PDF模型进行非预混燃烧模拟的方法,介绍了PDF非预混模型在隧道火灾烟气湍流反应中的应用,分析了烟气对人类的毒性作用.     

中梁山隧道火灾通风排烟的数值模拟

根据中梁山地铁区间隧道的实际情况确定最不利的通风排烟模式,利用FDS对火灾时的通风排烟进行模拟,分析隧道内不同时刻、不同截面位置的烟流特性参数。模拟结果显示,射流风机作用下火区上游通风风速为2.5 m/s,没有产生回流,起火列车人员能够安全疏散。烟流前锋面到达非起火列车的时间超过850 s,大于非起火列车人员疏散完成时间。     

隧道长度对烟气分布影响数值模拟

采用数值模拟方法,研究隧道长度对火灾烟气质量流量及烟气层厚度的影响。隧道长度分别设定为100,200,300,400,500 m。结果发现：设定条件下,烟气蔓延距离大于200 m时,烟气沉降明显,烟气质量流量和厚度呈现先增大后变小的趋势;烟气层下方存在诱导气流,二者之间的剪切作用共同影响烟气质量流量和厚度的变化;200 m范围内,诱导气流的速度随着与火源距离的增加而增大,主要是由于烟气层温度较高,浮力效应较强,从而卷吸下层冷空气,导致烟气质量流量和厚度增大,下方诱导气流空间减小,导致速度增加;200 m范围外,烟气层温度大幅降低,浮力效应减弱,诱导气流惯性力在二者剪切作用下占据主要作用,从而卷吸上层烟气,导致烟气质量流量和厚度减小。     

长隧道火灾烟气运动三维数值模拟

对某长隧道在50 MW释热率、不同风速条件下的火灾过程进行模拟,采用扩散燃烧模型对燃烧过程加以描述,分别利用k-ε模型和P-1模型计算湍流流动和辐射作用。计算结果表明,纵向风速较小时会形成烟气回流,对50 MW的隧道火灾,2 m/s的纵向通风能有效抑制烟气回流;纵向通风隧道内,烟气运动表现为径向扩散与纵向蔓延的结合;隧道通风风速越大,火源下游烟气起伏运动越剧烈。隧道发生火灾时,纵向风速应以刚好抑制烟气出现回流为宜。     

FDS数值模拟在隧道火灾中的应用

根据十漫龚家垭隧道实际情况,利用火灾模拟软件FDS对20MW火灾规模下自然通风和机械通风两种工况进行了火灾数值模拟研究,对两种工况下隧道内不同测点的温度和烟气浓度变化进行了对比分析,指出风机开启时间和风速大小对人员逃生的影响。     

某隧道工程火灾烟气控制模拟研究

为研究隧道内火灾烟气控制方案,本文以长沙市某隧道工程为研究对象,利用火灾动力学模拟软件FDS5.3.0对两种设定火灾场景下的烟气蔓延进行数值模拟,得到了设定火灾场景下隧道内的温度和能见度分布情况,并通过对比烟气100℃前锋和10m能见度前锋在2m高度处的蔓延曲线得到起火区域上、下游各个位置的可用安全疏散时间,模拟结果为该隧道内消防设施的安全性、合理性和可靠性评估以及整体工程设计提供依据。     

商业厨房火灾烟气蔓延数值模拟研究

通过实地调研得到典型商业厨房物理模型。设置8种工况,利用CFD模拟商业厨房不同火灾事故场景下的烟气、温度、能见度等参数的变化规律,得到不同火灾事故场景的演化特点。分析结果可知,商业厨房发生火灾约30~40 s后,厨房内2 m高度处截面的能见度降到10 m以下,影响人员疏散;发生火灾约50~150 s后,门口1.8 m高度处测点温度达到60 ℃,影响人员的生命安全。     

地铁隧道火灾自然排烟模式数值模拟研究

采用标准K-ε模型,结合某实际工程对地铁隧道区间发生火灾时的自然排烟模式进行了模拟计算,以预测其实际通风排烟效果.具体分析了不同通风竖井间距、通风竖井出口局部阻力系数变化和隧道区间是否设置隔墙等因素对区间内实际通风排烟效果的影响,最后给出了一些建设性的结论.     

盾构机外部失火隧道内烟气传播数值模拟

用FDS模拟不同通风条件及水幕开启/关闭状态的火灾过程,分析盾构机外部配电箱失火时隧道内的烟气传播规律,通过比较隧道内关键位置处的烟气体积分数、温度、二氧化碳体积分数、氧气体积分数及能见度,评估对隧道内工作人员安全的影响。结果证明,水幕可起到一定的阻烟作用和很好的隔热作用,能降低盾构机一侧的二氧化碳体积分数,并使得掘进面附近工作区域内的能见度变化很小;在通风条件下,风流会阻隔烟气到达掘进面附近;水幕的阻烟效果及通风充足使得隧道内的氧气体积分数基本不变。     

纵向通风与竖井自然排烟下隧道火灾烟气特性实验研究

中国逐渐发展成为世界上隧道和地下工程最多的国 家,其长隧道数量和长度跻身世界前列。据统计,火灾中85%的 人员死亡是由热烟气造成的,目前隧道中采用较为广泛的排烟系 统有纵向排烟系统、集中排烟系统和横向排烟系统,而针对长隧道 来说,我国广泛采用的是竖井式纵向通风,因此,研究纵向通风与 竖井排烟综合效应下隧道火灾烟气流动特性及温度分布规律具有 重要意义。本文建立了1：10 缩尺寸竖井隧道模型,主隧道长度 16.5 m,宽度1.3 m,高度0.65 m;竖井通过排烟横通道与主隧道 连接,排烟横通道设置在主隧道侧面中部,尺寸为1.2 m 长、0.6 m 宽、0.4 m 高;竖井横截面为半径0.6 m 的1/4 圆,高4.6 m。在 竖井隧道模型中开展了一系列油池火实验,选取2 种方形燃烧池 （20 cm×20 cm、23 cm×23 cm）作为火源,设置2 个纵向火源位置 （位置A：火源中心线与排烟横通道中心线距离0.375 m;位置B： 火源中心线与排烟横通道中心线距离1.375 m）,7 种纵向通风风 速（0,0.18,0.27,0.35,0.44,0.52,0.69 m/s）,定量分析不同工 况下温度分布及烟气逆流长度。研究结果表明：当无纵向通风时, 火焰与隧道地板垂直,且呈轴对称形态;当有纵向通风时,火焰向 下游偏移,且纵向通风风速越大,火焰向下游偏移越明显;当纵向 通风风速为0 m/s 时,由于竖井的存在,火源上、下游两侧烟气温 度分布并非对称,火源下游（竖井侧）烟气温度下降速度较快,与单 洞隧道烟气温度分布明显不同;随纵向通风风速增加,烟气逆流长 度和烟气温度减小,而最大温度偏移距离整体呈增加趋势;当无量 纲纵向通风风速v′＜0.19 时,主隧道最大温升△Tmax 与Q2/3/ Hef 5/3 呈正比,而当无量纲纵向通风风速v′＞0.19 时,主隧道最大 温升△Tmax 与Q? /(vb1/3Hef 5/3)呈正比,但常数系数均小于Li 等预 测模型中的常数系数;竖井隧道内无量纲纵向烟气温度分布符合 Fan 和Ji 等建立的纵向温度衰减模型,衰减系数k′在1.36~1.63 范围内变化,但其值明显大于单洞隧道纵向温度衰减系数k′;另 外,当火源位于位置A 时,最大烟气温度低于火源位于位置B 时 的最大烟气温度,无量纲纵向烟气温度衰减速度慢于火源位于位 置B 时衰减速度。     

地铁车站火灾烟气蔓延数值模拟分析

分析了地铁火灾特性。利用FDS对天津地铁某站在发生火灾时的烟气温度与能见度分布情况进行了数值模拟,并对模拟结果进行分析,结果表明,360s时最不利点温度小于45℃,能见度为6～7m,完全满足火灾工况下的人员安全疏散对温度和能见度的要求,故该车站设计满足火灾时人员安全疏散的要求。     

特长公路隧道火灾排烟数值模拟

针对明堂山特长公路隧道火灾排烟方案,运用数值模拟对三种通风排烟方式进行分析,提出了纵向通风与集中排烟组合的通风模式,从而控制烟流蔓延,为火灾救援创造条件。     

环境因素对隧道火灾蔓延的数值模拟与分析

以某过江隧道为研究对象,利用FDS对该隧道火灾进行全尺寸模拟。研究火灾前期隧道内初始温度、风速和车距对火灾发展蔓延的影响规律:较高的初始温度会加速火灾发展;风可降低热量和烟气的积聚,但风速过大则会加速火灾蔓延;车距越小,火灾蔓延越快。在研究结果的基础上提出改进建议,为隧道运营中温度、风速和车距的控制,现实灭火救援以及人员疏散提供了理论依据。     

基于PyroSim 的压入式通风巷道火灾模拟

基于 2019 年山东“11·19”火灾事故,利用 PyroSim软件构建压入式掘进巷道内的火灾模型,实现了总长 400 m、火源位于 200 m 处的掘进巷道内,风筒烧断与未烧断两种情况、不同火源功率下的火灾模拟。结果表明：在压入式巷道中发生火灾,一旦风筒烧断,火灾发展将更加迅速;一定条件下巷道中火场内被困区温度、烟气遮光率随时间推移和风流作用会迅速增大;火源功率越大,被困区受到危险的时间越短。