地铁隧道火灾双点排烟烟气温度分布特性的试验研究

基于1:20的模型试验,研究了火源热释放率、排烟量和风口长度对地铁隧道火灾双点排烟烟气温度分布特性的影响。结果表明:火源段烟气温度随着火源热释放率的增加而显著增加,在排烟作用下非火源段烟气温度急剧下降;排烟量和风口长度对火源段烟气温度几乎没有影响;排烟量对非火源段烟气温度影响较大,而风口长度对非火源段烟气温度影响不大。     

特长水下隧道侧向排烟模式的排烟效果研究

为了研究特长水下隧道侧向排烟系统的排烟效果,以某特长城市水下隧道工程为例,借助FDS软件建立模型。对比有、无纵向风情况下,隧道内不同车道上方烟气层高度及人眼高度处能见度分布。结果表明:侧向排烟模式下,隧道内不同车道烟气分布差异明显,纵向风对排烟系统的排烟效果有明显影响。     

坡度隧道火灾自然排烟特性研究

通过模型试验,研究了坡度隧道火灾自然排烟特性,试验结果表明：（1）受坡度影响,火羽流向上坡侧发生偏转,且偏转角几乎不受火源位置与HRR的影响,只随坡度的升高而线性增大;（2）顶壁下方最高烟气温度随坡度的升高而降低,基于理论分析和模型试验结果,得到了顶壁下方最高烟气温度的计算模型;（3）火源上坡侧的顶壁下方烟气温度受坡度变化的影响较小,下坡侧的顶壁下方烟气温度随坡度的降低而升高,并在坡度降为0时与上坡侧烟气温度关于火源对称分布,结合理论分析,得出了火源段顶壁下方烟气温度的衰减模型。     

侧向集中排烟作用下隧道火灾烟气逆流长度规律试验研究

烟气逆流长度是隧道火灾进行烟气控制所需要研究的重要参数之一,该文通过在缩尺寸试验对侧向集中排烟作用下的烟气逆流行为进行研究,试验发现烟气逆流长度随侧向集中排烟风速增加而衰减得更快,但是以较大的纵向通风风速使烟气逆流长度衰减至火源附近位置时,由于侧向集中排烟产生的横向抽吸力限制了烟气向下游的蔓延运动,导致烟气逆流长度衰减逐渐变缓的现象,揭示了烟气浮力、纵向通风惯性力及侧向集中排烟产生的横向抽吸力三相力的复杂耦合机制。     

超长水下公路隧道侧向重点排烟系统合理排烟量分析

苏州某水下公路隧道全长9km,最大断面面积约142m2,其距离长、断面大的特点对隧道排烟系统的合理性设计提出了更高的要求,而排烟量的合理性是隧道排烟系统合理化设计的前提。为此,先采用理论公式进行计算,后采用FDS数值模拟的方法研究了隧道侧向重点排烟系统在火灾荷载为50MW,排烟量分别为220m3/s、240m3/s、260m3/s时的烟气蔓延范围、排烟阀处温度、流速、排烟效率的变化规律。结果表明：超长水下公路侧向排烟系统在50MW火灾下,不同排烟量时排烟阀排烟效率、烟气蔓延范围均无显著差异,且排烟阀处温度、流速均在要求范围内;理论计算与数值模拟均表明合理排烟量的计算值为220m3/s,设计值为260m3/s。研究结果可为水下长隧道侧向重点排烟系统排烟量的理论计算提供方案参考。     

超长公路隧道火灾纵向排烟特性研究

由于隧道狭长和相对封闭的特点,一旦发生火灾将严重危及生命安全。大量研究表明,公路隧道纵向通风排烟技术成熟、工程建设经济。本研究采用CFD数值模拟方法建立了超长隧道火灾计算模型,对长度大于5km的超长隧道火灾全纵向排烟特性进行模拟分析。结果表明,当火源位于距隧道出口5km以及距隧道出口5.7km处时,在3.5m/s的纵向通风风速下,隧道内温度、CO浓度均能满足隧道火灾安全控制标准。因此,超长隧道火灾全纵向排烟方案具有可行性。     

火源位置对防护工程火灾烟气扩散影响研究

为讨论火源位置对防护工程火灾时走廊内烟气扩散的影响,根据相似原理搭建了模型与实体比例为1:4的单室-走廊模型实验台,进行了2个工况的模型实验,分析了走廊内烟气温度分布,研究了火灾分别位于走廊和单室时走廊内烟气温度、CO浓度、CO_2浓度及O_2浓度等烟气特性。结果表明,火源位于走廊时,走廊内烟气最高温度、平均温度及烟气温度变化速率均大于火源位于单室时,火源位于走廊时走廊内CO浓度、CO_2浓度及O_2浓度与火源位于单室相比对人员也更不利,应避免在工程的走廊内放置易燃、可燃物品,尤其是高热值物品。     

圆筒形地下立体停车库通风排烟形式的数值模拟研究

地下立体停车库是有效解决城市停车难问题的方法之一,但其消防安全问题更值得关注。通风排烟是改善地下车库空气品质,预防及控制火灾的重要手段之一。而地下立体停车库现缺乏相关设计规范,在通风排烟系统设计时可参考资料较少。因此,主要针对圆筒形地下立体停车库的结构特点,及自然通风时的火灾特性,设计了顶部排烟、着火层内车位定点排烟以及单一风口排烟三种排烟形式。选用star-ccm~+软件,对比了在不同排烟形式作用下,车库内的烟气浓度、温度分布、周围车辆热辐射变化情况。确定出排烟效果相对较好的排烟形式,以对相关车库设计规范的进一步完善提供一定的参考依据。     

防护工程非火源房间火灾烟气特性研究

为讨论防护工程火灾时非火源房间内烟气特性,根据相似原理搭建了模型与实体比例为1:4的单室-走廊-单室模型实验台,进行了2个工况的模型实验,对比研究分析了烟气扩散室内和门口走廊中烟气温度、CO浓度、CO_2浓度及O_2浓度等烟气特性。结果表明,火灾发展阶段,扩散室内的烟气温度比门外走廊处低,烟气中CO、CO_2和O_2对人体的危害性比走廊处小,烟气温度和浓度变化滞后于走廊;火灾充分发展阶段烟气扩散室中烟气温度和浓度与走廊中几乎相同。火灾时,远火源端单室中烟气危害更大。     

某机场捷运车站综合交通体火灾自然排烟效果研究

机场旅客捷运系统捷运车站综合交通体具有空间高大、上下贯通的特点,其排烟系统无明确设计依据。采用FDS数值模拟计算软件,对某综合交通体按中庭建筑属性采用自然排烟方案的烟气排除效果进行模拟计算。两种火灾场景下,烟气温度、CO₂浓度、CO浓度和能见度等指标在人员有效疏散时间内均能满足人员逃生的基本要求,模拟结果可为类似贯通高大建筑空间排烟系统设置提供设计参考。     

地铁轨行区双向排烟方式数值模拟研究

针对轨行区列车火灾的烟气控制问题,提出了一种利用隧道风机进行双向排烟的方式。根据典型屏蔽门制式地铁车站结构建立无轨顶风道的车站三维模型,采用数值模拟方法对该排烟方式下的烟气扩散规律进行研究,分析了不同排烟量下站台人员高度处烟气温度、CO浓度以及能见度的分布情况,给出了不同车站隧道横截面积下满足人员安全疏散条件时的隧道口最小排烟量。     

某单洞双向隧道列车火灾的烟气蔓延特性及防控研究

铁路隧道属于狭长形相对密闭空间,道路的长宽比十分大,与外部直接连接的仅有进口与出口,当发生火灾时后,烟气无法及时排出隧道,造成烟气在隧道内蔓延,不仅对隧道内人员生命安全产生威胁,还阻碍了消防人员及时进入隧道内进行扑救。其中,高铁地下单洞双向隧道不仅断面积大、行车组织复杂,而且发生火灾的位置往往不在纵向中心线上,因而隧道通风和排烟一直是工程设计中的重难点。以济滨隧道为研究对象,围绕单洞双向隧道的通风排烟模式和排烟参数,开展三维数值研究。其中,主要分析火灾发展过程中的烟气温度、碳烟密度、能见度等特征参数的分布情况。研究结果表明：在正常通风情况下,列车减速停车过程产生的活塞风效应,会起到一定的纵向排烟作用,但并不能将隧道内的烟气条件控制在对人体无害的范围;若采用大小为临界风速（3.7m/s）的纵向排烟模式,隧道内的温度可以得到有效控制,但下游人员逃生线路上的碳烟密度无法得到有效控制。提出的排烟模式和排烟参数可以为轨道交通领域类似工程通风排烟设计提供参考。     

坡度与活塞风对地铁长区间隧道火灾点式排烟的影响

采用数值模拟方法对点式排烟模式下地铁长区间隧道火灾烟气流动进行了计算分析,研究了坡度与活塞风对排烟效率与烟气温度分布的影响。结果表明:烟气不仅受排烟风口的抽吸作用,同时坡度与活塞风影响隧道内烟气流动,点式排烟模式下坡度与活塞风对排烟效率与烟气温度分布的影响不能忽略。     

交通隧道排烟风机的供电及控制设计方案

排烟系统是火灾重要的救援系统,根据交通隧道排烟风机的定义和工作原理,结合相关规范,对交通隧道排烟风机的负荷等级和控制方案进行探讨,对在隧道正常运营、交通阻滞和火灾工况下,隧道机械排烟系统与通风系统合用的风机,以及仅用作隧道机械排烟系统的风机的控制模式进行论述,为交通隧道排烟风机的供电及控制方案提供参考。     

纵向风作用下隧道断面尺寸对火灾烟气分层的影响

隧道火灾中较大的纵向风速会破坏火源下游烟气分层,对下游人员逃生不利。然而,维持下游烟气分层的合理风速未知;隧道断面尺寸对烟气分层影响也尚不清楚。利用FDS,对纵向风作用下5个不同断面尺寸隧道内烟气分层规律进行研究。结果发现:Newman无量纲温度比模型适用于宽高比在0.5至3范围内的隧道;维持下游烟气分层的最大风速随隧道宽度增大而增大,而与高度无明显关系;烟气分层与Froude数的关系与隧道断面尺寸相关,造成Hyman模型与FOA-SP模型试验结果无法吻合的原因可能是隧道宽高比的不同;烟气层高度与隧道断面尺寸相关,当风速较大时,宽度的增加会使烟气层出现剧烈波动。     

地铁站内排烟口设置对排烟效果影响的实验和模拟研究

开展了一系列机械排烟实验,定量分析了排烟口风速和高度对机械排烟效率的影响规律。结果表明,在烟气层厚度和排烟口风速一定时,排烟口高度存在一个临界值,实验得到的临界高度值与Hinkley模型的预测值符合的较好。在该临界值以下,机械排烟效率较低且随着排烟口高度的降低而明显降低;在该临界值以上,排烟效率较高且随着高度的增加变化不明显。结合实验结果,采用大涡模拟的方法,对某典型侧式地铁车站内排烟口高度和风速对机械排烟效果的影响进行了全尺寸数值模拟分析,结果表明可通过升高排烟口高度和降低挡烟垂壁高度来优化原机械排烟系统的排烟效果。     

某奥运体育场馆排烟系统和补风系统性能化设计

采用NFPA92B所提供的烟气控制计算公式对某奥运体育场馆的排烟量进行计算,并利用CFD数值模拟软件对排烟系统及补风系统进行优化设计,研究在该体育场馆内机械排烟,机械补风,自然补风三者之间的内在联系以及机械补风量对某馆排烟系统的影响。对该奥运体育场馆排烟系统以及补风系统的优化设计提供了理论依据。     

连续隧道洞口间烟气扩散特性研究

当上下游隧道的洞口间距较短时,上游隧道的火灾烟气可能扩散至下游隧道,对下游隧道造成影响。采用CFD数值模拟方法建立连续隧道模型,对不同纵向风速、不同火源位置、不同热释放率、不同洞口间距以及不同横向风速下的烟气窜流情况进行模拟分析。结果表明：（1）上游隧道纵向风速的增大将导致烟气往下游隧道方向水平扩散的距离增大,因此,烟气的窜流量增大;（2）火源距离上游隧道出口越远,热释放率越小,上游隧道出口处烟气温度就越低,烟气的水平惯性力上升,更容易窜流至下游隧道;（3）烟气窜流随着洞口间距的增大而不断减弱,当洞口间距足够大时,不会出现烟气窜流的现象;（4）当存在横向风时,洞口间烟气的流动轨迹会发生偏移,并且烟气窜流会随横向风速的增大而减弱。     

火源横向位置对隧道烟气分布的影响

依托工程实际,采用数值模拟方法研究隧道火源位于不同车道时,隧道临界风速、温度、烟雾分布扩散规律。结果表明:纵向通风速度不大于临界通风速度时,火源下游段隧道棚顶温度呈e函数下降,当通风速度大于临界通风速度时,该规律不再适用。火源位于侧壁面时,由于隧道侧壁面的限制作用,其近火源区烟气运移呈“之”字形向隧道出口处蔓延,隧道棚顶不同纵向温度线呈滚动式交替变化。     

基于人员安全疏散的建筑防火性能化设计

采用网络模型软件模拟预测建筑火灾烟流运动特性,以火灾建筑内的人员作为被保护对象,在原有的火灾烟气危险状态判据中新增加一项临界CO的质量浓度,综合起来确定人员可用安全疏散时间ASET。人员所需安全疏散时间RSET采用经验数据计算。比较ASET和RSET,从而确定建筑物的排烟量。利用实例进行了验证,计算结果表明,其他条件相同时,不同火源条件下的排烟量是不同的,而且临界CO的质量浓度作为危险状态判据是非常必要的。