双层盾构公路隧道侧向重点排烟效果研究

摘 要：利用FDS对某双层盾构公路隧道的侧向重点排烟系统进行了模拟研究,探讨了排烟口面积、间距、排烟口开启方案以及纵向通风对排烟效果的影响。结果表明：在无纵向风的条件下,火灾稳定后排烟口的面积为3~5 m2、排烟口间距为60~100 m时,排烟口的面积和间距对排烟效果的影响很小。随着纵向通风风速的增大和上游排烟口开启数量的增加,隧道侧向排烟系统的排烟效率明显减小。双层隧道上下层排烟口的排烟效率分布规律基本相同,下层隧道的总排烟效率略高一些。本文所研究的双层隧道发生20 MW火灾时,在纵向通风风速2 m/s下,排烟口间距为60 m,排烟口面积为4 m2,上游开启2个排烟口、下游开启4个排烟口时排烟效果更好。     

成都地铁浅埋区间隧道自然通风排烟方式的热烟试验研究

区间隧道采用自然通风的方式进行排烟在国内尚属首次.采用熬烟试验方法在建成的实体隧道现场,验证了成都地铁浅埋区间隧道现有的通风竖井间距和通风面积能够满足隧道排烟的要求.烟层高度高于人体特征高度,烟气通过区间隧道最近的两个通风竖井排出,烟气蔓延区域控制在两个通风竖井之间,来自隧道内外的自然风对排烟效果的影响不大.     

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.     

地铁长区间隧道排烟模式节能性分析

针对地铁长区间隧道中着火列车停在中间竖井处的火灾情况,搭建1∶10比例的隧道模型并开展火灾实验,研究烟气自然填充时不同竖井高度、机械通风时不同纵向风速和不同竖井排烟风速下隧道内的顶棚温度分布、人眼特征高度处温度分布和CO浓度分布规律,得出最佳的排烟模式。结合经济投入对比分析,选择既满足排烟效果又经济节能的排烟方式。结果表明,排烟时采用最低的竖井高度10 m,不开启竖井排烟设施,只通过竖井前后的纵向通风速度v1=1.6 m/s,v2=2.5 m/s排烟,此时的节能效果最优。研究结果可为地铁长区间隧道的排烟节能优化提供一定的参考。     

山岭隧道通风排烟设计现场火灾试验

详细介绍某山岭隧道的工程概况以及在隧道内进行的现场火灾试验,参考AS 4391-1999澳大利亚热烟试验标准设计通风排烟试验,并增加了一次全尺寸汽油燃烧试验。通过对隧道内火灾试验时的温度、风速、烟气层高度等进行比较,总结山岭隧道火灾的特点和规律,并为该山岭隧道火灾工况下通风排烟设计方案优化提出建议。     

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。     

公路隧道火灾排烟风口设计参数优化研究

针对近年来我国隧道工程界出现的关于在长大公路隧道纵向式通风系统中运用排烟风道的争议,本文首先介绍了排烟风道在国内外公路隧道通风工程领域中的应用现状及其发展趋势,继而进一步对涉及到公路隧道火灾排烟风道设计中重要的影响因素进行了探讨.最后,以公路隧道发生火灾的规模、排烟量、临界风速以及救援逃生时间为控制条件,采用有限元数值模拟方法,系统地研究了公路隧道排烟风道排烟口的设置间距、开口个数等参数及其对排烟效果的影响.研究结果认为文中给出的具有C型规格及设置的排烟口可以用于公路隧道纵向式通风排烟风道设计中.     

隧道侧向集中排烟系统排烟阀设置间距选择

对于隧道内侧向集中排烟系统的方案比选中,选择合理的排烟阀间距,对于有效地控制隧道内的烟气蔓延及提高排烟效率起着至关重要的作用。通过采用FDS模拟软件对隧道内的火灾工况进行数值模拟分析,分别通过对50 m, 60 m, 70 m三种不同排烟阀设置间距时的火灾烟气蔓延规律以及烟气控制效果进行对比,确定当排烟阀的间距为50 m时,能够达到很好的烟气控制效果与排烟效率,且此时隧道内的温度、能见度指标均未达到临界危险值,有利于人员的安全疏散。     

地铁区间长度大于20 km 的隧道火灾排烟方案

针对地铁超长区间隧道火灾通风排烟方案,结合广州地铁十八号线工程,采用数值模拟的方法,分析了地铁列车在区间不同停靠位置时的通风排烟方案下的隧道拱顶下方温度以及隧道内流速。结果表明：该通风排烟方案可以较好地控制隧道内温度,隧道内流速也满足规范中大于2 m/s小于11 m/s的要求。研究结果为隧道安全运营提供了保障,为相关工程提供参考。     

地铁隧道不同排烟模式下烟气逆流长度

选择长500 m的地铁隧道,设置6种通风排烟方式,通过改变通风风速及上、下游排烟口开启的比例,模拟分析不同排烟模式下烟气逆流长度与排烟速率的关系,研究不同模式的通风排烟效果。模拟火源设置在地铁列车前端,火源功率设定为10MW。结果表明,纵向通风风速过大可以有效抑制烟气逆流,但会对下游烟气运动造成扰动,影响人员疏散安全性。特定排烟方式的排烟效果主要受排烟窗开启位置的影响,上游与下游开窗数量比例为1∶3时排烟效果最好。     

城市隧道组合通风排烟效果模拟研究

利用FDS数值模拟对某3 300m城市隧道组合通风排烟方式的火灾烟气控制效果进行了研究。根据不同烟气控制方案下2m高处的温度和能见度结果的分析可知,对于采用组合通风排烟方式的城市隧道,当发生20MW的火灾时,应控制纵向风速在2.5m/s左右并且只开启火源下游的排烟口,可以较好地保证火源上下游人员的安全。     

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。     

公路隧道超长距离纵向排烟试验研究

为研究5 km以上公路隧道超长距离全射流纵向排烟可行性与有效性,依托全长6 015 m的羊鹿山隧道,在不利于排烟的左线隧道（单向下坡）内开展20 MW现场火灾全射流纵向排烟试验。试验期间自然风速为1.0~1.6 m/s,与通风排烟方向相反,表现为排烟阻力。研究表明：左洞内开启6组射流风机时,洞内沿程风速约为3.5 m/s,开启12~15组风机时,下坡隧道内沿程风速约为5.5~7.0 m/s;20 MW油盘火试验从点火开始到烟气全部排出洞外的时间约为30 min。根据现场火灾排烟试验,对于羊鹿山隧道,在保证人员安全的情况下,采用全射流纵向排烟是可行的。     

带分支的城市交通隧道纵向排烟试验

以国内某城市地下交通联系隧道为原型,搭建1∶3的缩尺隧道试验平台,设置分支隧道发生火灾,通过对烟气蔓延现象、隧道纵向烟气温度变化情况的分析,探究城市地下交通联系隧道采用纵向通风排烟模式的排烟效果。在全纵向通风排烟模式下,分支隧道发生火灾时,烟气进入主线隧道后未向上游蔓延,主线隧道可按交叉口处发生火灾采取应急措施。     

曲线隧道射流风机通风效率优化研究

隧道射流通风系统中的射流风机布置方式可以直接影响到隧道通风系统的通风效率,其中曲线隧道的射流流场分布规律又区别于一般直线隧道。本文以建宁西路地下互通工程为依托,采用CFD 软件针对曲线隧道中射流风机的横向间距与布置位置、风机偏转角度、纵向间距等参数进行数值模拟,分析了不同工况下的流场分布、风机升压能力。结果表明：在曲线隧道中,当射流风机横向间距为2 倍风机直径,且靠近隧道凸面朝凹面区偏转5°~10°时风机下游流场分布较为均匀,隧道通风效果良好;射流风机纵向布置间距不宜大于100 m。     

海底特长隧道利用横通道控烟技术研究

摘 要：为了解决特长海底隧道发生火灾时的排烟问题,提出利用服务通道和联络横通道辅助送风的通风方案。利用火灾动力学模拟软件（FDS）,建立隧道火灾通风模型,通过研究通风排烟时服务隧道内补风量与横通道开启数量对火灾烟气的控制效果,确定通风系统的技术参数。结果表明：火灾发生时,事故隧道内纵向通风风速2 m/s,同时开启火源上游3 个横通道,并在服务隧道两端各施加1.3 m/s 纵向通风风速,既可将烟气控制在火源一侧,同时不影响人员安全疏散,其控烟效果与通风网络解算结果一致。采用横通道辅助送风的通风方案,控制特长海底隧道内火灾烟气蔓延是具有理论可行性的。     

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。     

风口特性对集中排烟隧道烟气控制效果的影响

结合某集中排烟隧道通风设计,通过 CFD 模拟,分析了排烟风口形状、风口间距对烟气控制效果的影响.模拟结果表明,集中排烟系统能获得良好的烟气控制效果;排风诱导风速随着火灾热释放速率的增大、排烟口下游烟气扩散范围的缩小而增大;热释放速率、烟气扩散距离一定时,排烟风口形状由正方形变为横向矩形布置、增大风口间距,均可以有效降低诱导风速.在数值模拟的基础上,得到了适合工程应用的量纲一准则关联式,并对隧道集中排烟系统进行了优化设计.     

城市浅埋隧道自然排烟口间距优化

建立长500 m、宽13 m的模型隧道,设定9种不同隧道高度、34种不同竖井间距,通过FDS模拟火灾,研究采用竖井自然排烟的隧道内烟气自由蔓延时烟气沉降点位置,得到烟气沉降位置与隧道高度的关系式,并确定使烟气逆流长度最短的竖井临界间距。烟气沉降点与火源的距离L与隧道高度H满足L=7.2H的关系。随着竖井间距的增大,自然排烟隧道内烟气逆流长度先减小后增大,与单竖井情况一致。在烟气自由蔓延的沉降点处加设竖井,烟气逆流长度最短。     

集群式诱导通风技术在铁路隧道防排烟设计中的应用

本文通过对某铁路隧道通风与防排烟设计进行理论计算和数值模拟分析,并结合该隧道的防排烟效果现场测试,研究了集群式诱导通风技术应用于铁路隧道通风与防排烟设计中的可行性.结果表明,采用集中布置射流风机的诱导纵向通风方式,能够在隧道内形成较为稳定的纵向风速,能够满足隧道防排烟设计对临界风速的要求.这种通风模式可有效降低铁路隧道内连续布置射流风机的施工难度,有利于运营管理和集中维护,增强了隧道诱导通风方式的适用性.