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。     

环形走廊机械排烟口水平布置对机械排烟效果的影响

以1幢高层建筑环形走廊为例,利用火灾动力学模拟软件FDS研究了环形走廊不同的排烟口水平布置方式对走廊机械排烟效果的影响。定义了排烟效率和排热效率2个定量评价机械排烟效果的指标,计算了各种工况的排烟效率和排热效率,通过与走廊上温度等参数的对比分析证明了这种方法的可行性。研究表明:对于环形走廊,排烟口的开启数量和设置位置对排烟效果具有很大影响,在排烟量一定的情况下,并非开启排烟口数量越多越好。针对本文火灾场景,排烟口设置在走廊的转角处比设置在走廊中间位置排烟效果更好;当排烟口设置在4条走廊的转角处时,火灾时开启适当位置的2个排烟口排烟效果远好于4个全开。     

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。     

地铁过江区间隧道火灾工况排烟系统方案研究

地铁区间隧道内防灾的关键在于烟气控制。以某地铁过江隧道为研究对象,对区间隧道的通风模式、系统设置、排烟口布置、临界风速设定等方面提出了设计方案。利用CFD数值模拟方法和大涡模拟火灾分析软件FDS,对相应火灾场景的火灾特性、烟气蔓延性状等进行模拟对比分析,探讨设计方案的合理性及有效性。模拟结果表明,当采用纵向通风模式下设排烟道的集中排烟模式可保证隧道安全,分析结果为设计单位在排烟口布置、风机选取等方面提供一定的参考。     

重点排烟大断面隧道火灾烟气控制的CFD分析

本文以在建的上海市虹梅南路越江隧道为对象,借助CFD(Computational fluiddynamics)技术,利用SMARTFIRE软件模拟了一系列工况。首先分析了大断面盾构隧道在20MW火灾规模工况下利用顶部排烟道进行重点排烟时,开启不同位置的三个排烟口对隧道内温度、能见度和一氧化碳浓度分布的影响及其随时间的变化规律;然后根据分析结果和世界道路协会提出的安全疏散指标,评价了虹梅南路隧道火灾时的疏散救援环境,给出了建议的排烟口开启方式。     

分布式排烟管对侧向排烟效率提升效果分析

为了进一步提高隧道火灾侧向排烟效率,以港珠澳大桥海底沉管隧道为研究对象,利用FDS数值模拟软件进行等尺寸建模,将火源热释放速率设置为10,20,50 MW,排烟速率设置为4,6,8,10 m/s,宽高比设置为1:2、1:1、2:1、3:1,共计48组工况,在各个侧向排烟口处加装"分布式排烟管",通过控制变量法分析分布式...     

隧道火灾重点排烟系统烟气控制效果及排烟效率研究

采用数值计算方法,考虑热释放速率、排烟量、排烟口间距、排烟口面积、尺寸比和隧道高度,研究隧道火灾重点排烟系统下烟气蔓延距离、温度分布、排烟口风速和排烟效率。结果表明：火灾烟气蔓延距离随排烟量的增大而缩短,隧道顶棚温度下降;在排烟量不变的条件下,更大的排烟口宽长比能够缩短烟气蔓延距离;而排烟口间距的变化对排烟效率影响不明显。基于研究结果,给出了5 MW和20 MW火源功率下的重点排烟系统排烟量和排烟口布置建议值。     

地铁长隧道排烟道代替部分中间风井方案烟气特性研究

长区间隧道的防排烟系统设计通常是设置中间风井,但中间风井的设置容易受到多方面因素制约,可采用拱顶排烟道代替部分中间风井。为验证并拓展拱顶排烟道代替方案可行性,通过理论分析了3种排烟道设置方案对应的烟气控制方式。基于广州某区间地铁,通过数值模拟对排烟道设置方式进行验证,得到不同条件下3种排烟道设置方式控制烟气效果对比,结果表明：单侧送风1.6 m/s且排烟量为140 m3/s时基本可以控制火灾位于中间通风区段时烟气的排出。当火灾位于靠近风井或排烟口下方时,送风风速1.4~1.6 m/s、排烟量140~150 m3/s可有效控制烟气。证明了排烟道代替部分中间风井的可靠性,拓展了该方案的适用性。     

长大地铁区间隧道双压通风模型实验与模拟

为了研究灾变下风机联合运行的通风效果,以青岛地铁某长大区间隧道为原型搭建模型实验系统;开展由双侧远端压入式通风机而构成的通风方式对隧道流场影响的研究,得到了右边专用排烟道、左边专用排烟道、左侧行车道和右侧行车道之间的风速量化关系;以6组行车道风速组合为边界条件,运用FLUENT进行数值仿真计算,获得了隧道内气流流线、排烟口轴向速度切片和双边专用排烟道积分平均速度。数值仿真和模型实验结果表明:利用两台压入式通风机提供的能量,能够控制行车道烟气流动,并能及时排入专用排烟道。验证了双压零抽的长大地铁区间隧道通风排烟方式及其有效性,为制定通风排烟应急预案提供了可靠依据。     

隧道横向通风排烟口设置对排烟效果的影响

通过FDS研究隧道横向通风系统中排烟口位置和数量对机械排烟效果的影响,对比烟气蔓延距离,分析和判断各工况的排烟效果.结果表明,打开单个排烟口时,随着排烟口距离火源距离的增加,排烟效果变差;打开多个排烟口时,排烟效果明显好于开启单个排烟口,多个排烟口的位置和数量对排烟效果影响不大.     

地铁长区间隧道火灾双点排烟烟气分布特性

基于1∶20缩尺模型隧道,设置4种风口尺寸、3种火源热释放速率,改变排烟量,设计33个工况研究地铁长区间隧道火灾双点排烟的顶部烟气温度分布特性与烟气流动特性。实验发现,地铁长区间隧道火灾顶部烟气温度随着与火源之间的距离的增大而减小,在排烟风口处烟气温度突然下降;烟气温度随着火源热释放率的增大而增大,排烟口尺寸和排烟体积流量对隧道顶部烟气温度的影响不大。火灾中,应将烟气控制在火源段,保证非火源段烟气排净。     

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.     

侧部重点排烟与水喷淋协同作用下隧道烟气运动研究

合理的水喷淋设计参数及排烟策略，可保证隧道有效排烟和烟气层的稳定性，为人员安全疏散提供有利环境。为研究侧部排烟模式下烟气失稳临界状态时最佳喷水流量和排烟口设计参数，采用FDS 对15 MW 火灾规模下，不同喷水流量、排烟量、排烟口间距及排烟口高度下19 组工况进行模拟计算。结果表明：喷淋流量越大，烟气层高度越高，隧道整体温度降低，改变喷水流量对控制烟气层的稳定性效益不大，隧道空间内有烟气滞留；排烟量为70 m3/s、排烟口间距为50 m、排烟口高度为3.2 m 或4.0 m 为烟气层稳定临界状态时的排烟口最佳参数，此时侧部抽吸力向上的分力与烟气的热浮力大于水喷淋拽曳力，烟气层较稳定，隧道空间内无旋涡烟气滞留，有利于排烟和人员疏散。     

侧向排烟系统排烟口机械排烟数值分析

针对侧向排烟系统在隧道中的应用,采用FDS数值模拟,根据N百分法计算分界面温度,研究隧道发生火灾时排烟口吸穿现象。通过分析排烟口处的温度、hDEP和CO质量分数变化研究侧向排烟口的排烟效率。研究表明:适当增大排烟风速可以加快烟气排出隧道,同时降低隧道顶棚处温度,但是排烟风速过大会造成吸穿现象,导致排烟效率低。为保证排烟效率,应控制烟气层覆盖至少一半排烟口,单个排烟口的排烟风速宜取4.5~6.0m/s。     

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.     

胶州湾海底隧道防排烟设计探讨

分析海底隧道火灾烟气的特点及危害.结合青岛胶州湾海底隧道情况,运用FDS模拟分析海底隧道半横向通风在各种情况下的排烟效果,通过改变排烟口数量、排烟量以及隧道内纵向风速等参数研究烟气运动规律.结果表明,排烟量相同时,开启的排烟口越少,越有利于控制烟气向两端蔓延;存在纵向风时,火源上游排烟口越少,烟气抑制效果越好,烟气运动速率随纵向风速的增大而减小.     

排烟口对地铁隧道火灾机械排烟效果影响研究

利用火灾动力学仿真软件FDS研究了排烟口面积和排烟口长宽比对地铁区间隧道火灾排烟效果的影响(火源功率为5 MW)。即对不同工况下,人眼特征高度层温度,CO浓度,能见度以及顶棚温度进行研究并进行对比分析。结果表明:排烟口面积为4m^2、排烟口长宽比1:1更有利于人员疏散。     

侧向排烟口对双层隧道机械排烟的影响

双层隧道具有空间利用率高,通行量大等优点,但由于顶部空间有限,多采用侧向排烟的方式控制隧道火灾时烟气的蔓延.以某越江隧道为例,采用火灾动态模拟软件FDS,改变排烟口数量、面积、间距,设计6个火灾场景,定量分析侧向排烟口的设置对机械排烟效果的影响.分析各排烟口流量、流速,分析隧道内温度分布、能见度分布.结果表明:在火源功率20 MW、无纵向风条件下,排烟口面积、排烟口开启数量以及排烟口间距都在火灾发生初期对烟气的蔓延起控制作用;提出在排烟口面积为4 m2、排烟口间距为90 m、火灾时开启4个排烟口时,排烟效果更经济合理.     

隧道内顶棚和侧向机械排烟效果对比

为了比较顶棚机械排烟和侧向机械排烟在隧道火灾中的排烟效果,采用数值模拟的方法对隧道火灾中两种排烟方式的温度分布、流场分布、排烟量、排热量以及排烟效率进行对比.结果表明,两种排烟方式的流场分布与烟气吸入方式差别较大;侧向机械排烟更容易发生吸穿;顶棚机械排烟的排烟量和排热量更高,排烟效果更好;侧向机械排烟由于更容易发生吸穿...     

市域铁路地下隧道通风系统模拟分析

本文介绍了市域铁路地下隧道通风系统的原理,采用SES程序建立了某市域铁路两段地下区间正常工况,阻塞工况和火灾工况下的模型,模拟计算得出地下区间隧道内的温度随着里程的增加会逐渐降低,在车站位置处受到列车刹车排热和人员散热的影响而温度升高,且上下车人数对车站隧道内空气温度的影响比较大。阻塞和火灾工况下通过设置有效的隧道通风设施,可以保证隧道内的排热安全和乘客的疏散安全。