火灾时隧道临界风速及内力模拟研究

摘 要：火灾时的烟气控制在隧道防火安全设计中占有很重要的地位,而临界风速即隧道火灾过程中能有效控制烟气于火源下风方向而不发生逆流的最小纵向风速,是隧道火灾烟气控制的关键。利用CFD数值模拟软件对公路隧道不同火灾工况的烟气扩散进行了数值模拟,并运用SAP2000分别计算了火灾时不同火源位置不同临界风速下钢筋混凝土隧道的内力大小。经过对比分析得出,适当增大其临界风速可有效地控制烟气流的扩散避免产生回流,同时也有利于减小高温下隧道结构损伤。     

车辆高速驾驶临界安全距离

在考虑到高速公路上前后车的相对速度对临界安全距离影响的情况下,分析车辆的制动过程,研究不同路况下最大制动减速度的变化,对驾驶员反应时间、制动协调时间和减速度增长时间进行了合理设置,在以上分析的基础上建立高速公路临界安全车距模型,并进行仿真分析。仿真结果表明:本临界安全距离模型更具有合理性。     

公路隧道火灾时纵向通风排烟下临界风速问题探讨

烟气回流(Back-Layering)是隧道火灾在纵向风作用下的一种特殊烟气蔓延现象,抑制烟气逆流的临界风速一直是隧道火灾研究的一个热点。本文在分析国内外对纵向通风排烟下临界风速问题研究现状和规范规定的基础上,通过数值模拟和缩尺寸模型试验对临界风速与隧道坡度的关系进行研究,对它们的结果进行对比分析,为公路隧道火灾时纵向通风排烟管理提供参考。     

水平隧道火灾通风纵向临界风速模型

火灾时的烟气控制在隧道防火安全设计中占有很重要的位置,为此通过1/20小尺寸模型实验和全尺寸现场试验对水平隧道火灾通风纵向临界风速进行了研究.根据隧道全尺寸试验和小尺寸实验研究结果,并结合Jae等的小尺寸实验结果以及胡隆华的全尺寸试验和数值模拟结果,建立了水平隧道火灾通风纵向临界风速的预测模型.将模型得到的预测结果跟基于气体火源的实验结果进行对比,结果表明Wu和Barker通过气体火源小尺寸实验所建立的模型预测值偏低.     

高速铁路隧道内人员安全退避距离的研究

我国高速铁路建设已经提上议事日程。当高速列车通过隧道时,由于强大的列车风的存在,隧道中工作人员的人身安全将面临危胁。本文在已知隧道断面平均风速时间过程极值的基础上,利用列车侧面风速剖面的简化模型,建立了隧道中人员安全退避距离与隧道断面底宽、风速标准等因素之间的关系,并据此提出了京沪高速铁路设计时隧道断面底宽和风速标准的建议值及与之对应的人员安全退避距离。     

行进中车辆防追尾碰撞的临界安全车距研究

日益增多的交通事故已成为严重的社会问题,降低交通事故的损失和伤害有待解决.车辆在行驶中,前车采取减速行驶操作或出现障碍物等,为了防止发生追尾,后车驾驶员会做出相应的驾驶行为的改变.为了提高车辆在高速行驶状态下的主动安全性能,研究了处于追尾行驶状态的前乍与后乍的运动学特征.针对前车的不同运动状态分别推导出跟车距离的临界安全车距的计算公式,并以此为依据进行了有关论述.     

改进的基于安全距离的车辆跟驰模型

由于经典的基于安全距离的车辆跟驰模型Gipps模型要求车辆行驶时恰好与前车保持安全距离, 这是一个对车辆跟驰行为过分严格的约束, 不符合实际情况, 根据实际情况提出车辆跟驰距离是有关安全距离和前后车相对速度的函数, 并据此建立了改进的基于安全距离的车辆跟驰模型.NGSIM数据经过处理后被用来标定Gipps模型和改进后的模型, 在标定结果的基础上对模型进行了统计意义上和仿真预测能力上的模型评价.结果显示:改进后的基于安全距离的车辆跟驰模型比Gipps模型有更高的仿真精确, 可以再现出宏观交通中的稳定交通流和冲击波等常见的交通现象, 并且改进模型在一定程度上使交通流变得更加稳定.     

大坡度隧道临界风速的数值模拟和实验研究

为解决坡度隧道临界风速存在的争议,以城市交通隧道的典型坡度构成为研究对象,通过数值模拟和搭建1∶8的坡度隧道模型实验台,对火灾工况中车辆沿坡度下行时的临界风速进行了研究,并与现有的较有影响力的2个临界风速模型"Kennedy模型和WuBakar模型的计算值进行了对比.研究结果表明:车辆沿坡度下行时,控制烟气回流所需的临界风速大于相同火灾场景中平直隧道的临界风速,且随着隧道坡度的增加,车辆沿坡度下行时的临界风速逐渐增大.综合数值模拟和模型实验的研究成果,对现有多数规范中推荐使用的Kennedy临界风速模型中的坡度修正系数进行了修正,得到了新的坡度修正系数.当隧道坡度在5%以上时,建议使用WuBakar临界风速模型进行烟气控制系统设计.     

车辆安全换道的分析

通过分析换道时车辆的运动关系，使用最小安全距离作为安全换道的指标，并将安全车距的计算与车辆的当前速度，到达临界碰撞点的时间，两车的相对速度、加速度关联起来，研究了车辆碰撞的条件，给出了换道最小安全距离的计算方法，并进行了仿真与分析，为下一步的自动换道辅助系统和自动超车辅助系统的研究奠定了理论基础。     

光纤光栅隧道火灾探测系统在隧道消防中的应用

隧道火灾有其自身特殊性并且危害很大,根据隧道火灾的特点选用光纤光栅隧道火灾探测系统;该系统使用光纤作为感温元件和信号传输介质,以防灾报警为主要目的。针对隧道消防问题,分析了隧道火灾的危险及隧道火灾的特点,阐述了光纤光栅隧道火灾探测系统的工作原理、系统功能与特点．并结合工程实例介绍了该系统在隧道消防施工中的应用。     

长建筑通道内临界通风速度的实验研究

根据弗劳德准则使用了缩尺模型来研究纵向通风对长建筑通道内火灾烟气的影响．实验中通过燃烧天然气来模拟实际火灾,其功率为0．28～1.32kW．使用气体流量计计量天然气的使用量,用k型热电偶来测量通道内的温度分布,对不同热释放率下的临界通风速度进行了研究,结果表明,无量纲速度与无量纲热量的三分之一次方成正比．     

火灾工况下某特长城市地下道路疏散方案分析评估

为了评估某特长城市地下道路火灾工况下人员疏散的策略,借助计算流体动力学( computational fluid dynamics,CFD)模拟以及疏散模拟软件Building EXODUS对该城市地下道路设定的不同火灾疏散场景中可用的安全疏散时间与必需的安全疏散时间进行了模拟分析,并在此基础上对该城市地下道路的疏散方案进行了评估。研究结果表明：烟气自由扩散时,除隧道出口附近的疏散场景外,各疏散场景中可用的安全疏散时间都小于必需的安全疏散时间,导致部分人员的安全疏散受到威胁。因此,火灾发生时,必须及时启动烟气控制措施以保证内部人员的安全疏散。对于火灾发生在隧道出口的场景,在启动烟气控制系统保证火源上游人员安全疏散的同时,火源下游还应有一定的保障措施使下游车辆能快速驶出起火隧道。     

毗邻隧道群出口的交通标志设置研究

为提高毗邻隧道群出口交通标志设置的有效性,对毗邻隧道群出口的交通标志设置进行了研究。根据毗邻隧道群道路交通特征和驾驶员有效利用交通标志传递信息的条件,以人机工程学和交通流理论为基础,利用驾驶员的视觉惰性以及瞳孔面积变化速度与行车安全的关系,建立了交通标志有效设置的数学模型。最后以安徽省六武(六安到武汉)高速公路毗邻隧道群为例,对毗邻隧道群出口交通标志的设置地点、合理俯角和出口距离进行了分析计算,验证了模型的合理性。