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.     

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。     

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。     

跨线运营隧道火灾烟气分布特性研究

地铁网络化运营后,部分城市已开通跨线运营列车。本文针对列车跨线运营两线联络线火灾,建立了地铁正线和联络线隧道模型,采用三维CFD数值计算方法,模拟分析了不同排烟方向、隧道纵向通风风速和火源热释放速率下联络线隧道火灾烟气分布特性。结果表明：相比向正线下游排烟,向上游排烟时正线和联络线隧道烟气控制效果更好,更有利于人员逃生;正线隧道纵向通风风速对联络线隧道内烟气分布影响较弱;联络线隧道纵向通风风速增大,有利于联络线隧道内的烟气控制,但风速过大时,隧道内满足疏散能见度要求的位置与火源的距离增大,不利于疏散;火源热释放速率越小,越有利于正线隧道逃生。     

海底公路隧道火灾数值模拟

利用FDS对某海底公路隧道进行研究,分析典型火灾条件下,纵向通风对热烟气逆流距离、隧道顶部温度以及隧道内横通道风流变化的影响。结果表明,在0.25 m/s的火灾初期通风条件下,热烟气逆流距离和火源附近拱顶温度超过安全临界温度的范围随火灾规模增大而增大;在3 m/s的灭火期通风条件下,两者随着纵向通风风速增加而减小;隧道内横通道风速先增大,后减小。     

消防水喷淋系统对隧道烟气流动特性的影响研究

利用火灾模拟软件FDS建立大尺寸隧道模型,研究了消防水喷淋系统对自然通风、纵向通风条件下隧道内烟气流动特性的影响,重点分析了烟气蔓延、烟气温度、CO浓度的变化规律。研究结果表明,纵向通风条件下,消防水喷淋系统可有效降低隧道内烟气逆流长度;仅有消防水喷淋系统或水喷淋与纵向通风共同作用时,可有效降低整个隧道内烟气温度和CO浓度,且两者共同作用时上游降低幅度更大。     

不同雾化角作用下隧道火灾烟气温度分布研究

使用FDS建立全尺寸盾构隧道模型进行数值模拟。设置小汽车和客车火灾,火源功率分别取10、20 MW,纵向通风风速分别为0、1、2、3 m/s,研究不同雾化角下隧道火灾的最高烟气温度和纵向温度分布规律。结果显示:无水喷雾系统作用下的最高烟气温度模拟值和Li模型的预测值近乎相同,但水喷雾系统作用的最高烟气温度低于Li模型的预测值;在纵向通风和水喷雾流量为定值时,最高烟气温度随着雾化角的加大而增大。引入无量纲修正系数表示雾化角对最高烟气温度的影响,建立纵向通风隧道内最高烟气温度和雾化角之间的相关性。随着雾化角逐渐加大,纵向温度衰减显著增大。引入无量纲修正系数Kdown表示雾化角与纵向温度衰减的关系,建立纵向烟气温度分布指数方程,为消防工程师估算结构设计中的烟气运动提供帮助。     

区间隧道火灾临界风速和温度特性

为了研究地铁区间隧道火灾临界风速和温度变化规律,建立了西安某地铁站区间隧道模型,采用FDS模拟软件对不同纵向通风条件下烟气流动和温度分布进行模拟。介绍模型的基本参数,根据Froude相似性原理建立了各个燃烧参数的相似性关系。利用FDS模拟不同火灾功率、不同通风速度时的温度和烟气速度分布。对比分析5、6、7、8、9、10 MW火灾功率下的临界风速变规律化并提出预测模型。结果表明:纵向通风风速设为3m/s时对防止9 MW以下的火源功率火灾烟气回流效果明显;热释放速率不大于10 MW时,隧道火灾中烟气温度不大于250℃,火源下风侧烟气流动速度不大于4 m/s。     

隧道火灾状况下利用联络通道疏散人群的可行性研究

利用PHOENICS模拟了两种纵向风速下隧道内火灾烟气的发展情况,分析了人员疏散方向离火源点不同距离处烟气的温度和浓度分布。提出了利用联络通道来疏散部分人群的方法,得出了使联络通道内无烟的纵向通风速度,为提出全面的地铁区问隧道火灾人员疏散模式提供有益参考。     

隧道重点排烟模式下诱导通风对效率的影响

数值模拟研究了重点排烟模式中诱导通风对公路隧道排热效率的影响。选取隧道平坡度段20 MW火源功率,无排烟、无诱导通风、不同诱导通风速率的13组火灾工况,分析不同火灾工况下烟气层运动状态和排烟口、排烟道的排热效率。结果表明,开启排烟风机后排烟道的排热效率为41%,设置纵向诱导通风后,排烟道排热效率为22%～25%;随着诱导通风速率增加,隧道两端排烟口的排热效率增加,中间排烟口的排烟效率降低。     

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。     

集中排烟水平隧道排风诱导风速CFD分析

结合某长大公路隧道集中排烟系统设计,通过CFD模拟,分析不同排风诱导风速下水平隧道内烟气控制效果.模拟结果表明:火灾热释放速率一定时,随着诱导风速的增大,排风口下游烟气扩散范围不断缩小,即诱导风速可以作为衡量集中排烟系统烟气控制效果的重要指标;此外,与临界风速相似,其数值随着火灾强度的增大的而增大;为了便于工程应用,进一步将模拟结果回归整理成无量纲准则关联式,充分反映了三者之间的耦合关系.在数值模拟的基础上,作者对隧道排烟系统进行了优化设计,并与纵向通风临界风速进行了比较.     

设排烟道隧道的烟气逆流长度与临界风速研究

隧道火灾是运营公路隧道的主要灾害。为有效控制隧道火灾,采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究了设排烟道隧道的火灾烟气逆流长度与临界风速。以国内常见的双车道隧道尺寸建立模型,分析了排烟速率和纵向通风速率对烟气逆流长度的影响,提出了临界风速的预测模型。并将其通风效果与常规未设排烟道的纵向通风做了比较。结果表明:未设排烟道时,纵向风速还未达到临界风速时,火灾下游烟气的层化状态就已破坏。设排烟道能及时排出火灾产生的烟气,有利于保持烟气的层化状态,有效改善火灾时的隧道环境,为火灾下游人员的疏散救援提供了有利条件。同时,设置排烟道有利于减小逆流长度和临界风速。随着排烟速率的增大,相应的临界风速呈指数函数递减的特性。     

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。     

隧道内火灾烟气流动对疏散救援的影响研究

利用商业CFD软件PHOENICS 3.5对雪峰山特长隧道进行了火灾的数值模拟,研究了在不同纵向通风风速的条件下,隧道内火灾的烟雾浓度场、温度场等的纵向、横向分布规律和烟气的回流情况,并研究了火灾烟气的动态发展规律,同时分析其对疏散救援的影响,最后提出了控制烟雾、满足火灾救援和人员疏散的有效措施,其结论可为研究隧道内的烟气的流动情况和制定疏散救援方案提供重要参考依据.     

隧道防排烟设计方案数值模拟及优化设计研究

当隧道出现火灾后,会产生大量的烟气,为了防止烟气在车道内蔓延,影响隧道内火场环境,需要快速将火灾产生的烟气排出。当前国内外隧道防排烟主要分为集中排烟和纵向排烟,两者根本性的区别在于是否布置了排烟风道。文章首先对隧道防排烟设计方案数值模拟进行分析,然后对优化设计措施进行探讨,可供参考。     

大断面道路隧道火灾初期规律足尺试验研究

为研究火灾初期时大断面道路隧道内温度及烟气流动特性,在三车道大断面试验隧道内进行了足尺火灾试验。试验考虑了0.5 MW、1 MW及5 MW三个等级的火灾规模;试验纵向风速范围为0~2 m/s。试验结果表明:在火灾发展初期,火灾规模和纵向风速是影响大断面道路隧道内温度场分布及烟气扩散的重要因素;隧道火灾产生的高温烟气趋于向拱顶扩散,故隧道横截面高温区域分布于隧道上部空间,靠近地面的空间温度则较低。火灾规模越大,隧道横截面的高温区域范围越大。大断面隧道因隧道内空间较大,有利于烟气扩散和人员逃生。然而,火灾预警的角度考虑,大断面隧道需多在关键截面上设置温度传感器和摄像头,以获得更为有效的火情信息来组织灵活的疏散逃生方案。     

纵向通风城市交通联系隧道限制风速研究

城市交通联系隧道由于结构特殊性,在进行通风排烟设计时,既要考虑阻止火灾烟气逆流,还要防止火灾烟气过度蔓延,针对该问题引入限制风速的概念。以某UTLT为实例,利用经验公式计算得到临界风速值,在此基础上通过CFD数值模拟,分析了不同纵向风速条件下隧道内火场温度及烟气的分布情况,并结合火灾烟气蔓延距离提出了小汽车火灾的限制风速建议值,以期为此类隧道的通风排烟设计提供参考。     

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。     

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。