竖井对地铁隧道自然排烟影响的数值模拟

采用FDS对地铁隧道火灾时不同的横向火源位置以及不同竖井长宽比情况下自然排烟的效果进行数值模拟研究,分析了隧道内的烟气扩散特性及温度和能见度的分布状况。结果表明,火源位于隧道的不同横向位置只影响近火源区的烟气温度,不会对竖井的排烟效果产生影响;竖井长宽比越大,排烟效果相对越好。结果可为地铁工程排烟设计提供参考。     

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。     

纵向通风与侧壁开口竖井自然排烟协同作用下烟气运动模拟

为探究山岭隧道火灾烟气运移特性,采用数值模拟的方法,选取两种典型火源功率(20 MW及50 MW),分析不同纵向风速下火源位置对隧道顶棚下方沿程温度分布规律、烟气运移速率及竖井内烟气质量流量的影响规律.研究结果表明,纵向风速低于3m/s时,不同火源位置时,火源上游沿程温度均随纵向风速增加逐渐降低,而下游沿程温度随纵向风...     

重点排烟坡度隧道油罐车火灾通风排烟策略研究

以烟气蔓延距离、2 m高度处能见度以及系统排烟效率作为判定合理断面送风面积的关键性判据。采用FDS对油罐车在1%、3%、5%、7%坡度隧道内的火灾场景进行模拟。结果表明：坡度小于5%时,断面送风面积占比随着坡度增大而增大;而坡度大于5%时,断面送风面积占比保持在80%不变。根据断面送风面积占比和隧道坡度之间的数值关系,提出了无量纲断面送风面积坡度修正系数公式。     

中梁山隧道火灾通风排烟的数值模拟

根据中梁山地铁区间隧道的实际情况确定最不利的通风排烟模式,利用FDS对火灾时的通风排烟进行模拟,分析隧道内不同时刻、不同截面位置的烟流特性参数。模拟结果显示,射流风机作用下火区上游通风风速为2.5 m/s,没有产生回流,起火列车人员能够安全疏散。烟流前锋面到达非起火列车的时间超过850 s,大于非起火列车人员疏散完成时间。     

重点排烟坡度隧道纵向机械补风量研究

合理的纵向机械补风量,可有效保障重点排烟隧道火灾烟气控制效果。基于有效排烟和人员疏散安全两大原则,将烟气蔓延长度、最小清晰高度处能见度以及排烟效率作为判定合理纵向机械补风量的关键性判据。采用FDS6.2对1%、3%和6%坡度隧道下不同排烟量和补风量组合下的80组工况进行模拟计算。结果表明:当隧道坡度为1%、3%和6%时,机械补风量分别占排烟量的50%～70%、70%～100%及90%～120%;坡度小于1%时,坡度隧道与水平隧道的合理补风量和排烟量间比例关系基本一致,当坡度大于1%时,两者合理比例关系随坡度的增大呈现线性增长趋势,与水平隧道时相比其坡度修正系数K_Q可取0.8+0.2λ。     

武汉长江隧道通风排烟问题的数值模拟研究

采用大涡模拟火灾分析软件(FDS)分析不同火灾功率时通风速度对隧道烟气流动及温度分布的影响,可为今后的日常管理提供相关的运行控制参数。研究表明,在20MW的火灾规模条件下,隧道通风速度以控制在2.5m/s为宜。     

坡度对隧道火灾影响的数值模拟研究

以狮子洋隧道为背景对隧道火灾因坡度产生的影响进行了数值模拟,分析了火灾时隧道内的温度、能见度及烟气蔓延特征.模拟结果显示,隧道坡度对烟气蔓延的影响随坡度的增大而增大,且存在一个临界突变值,并得出烟气蔓延到最大又回流的一段长度,是由于隧道内外温度差产生的烟囱效应的结果.对临界风速公式中坡度对临界风速的影响系数提出了修正,为研究隧道火灾及制定火灾情况下人员疏散预案提供了参考.     

纵向通风及坡度对隧道池火燃烧速率影响实验研究

采用1∶15的缩尺模型隧道,隧道坡度范围为0～10%,进行纵向通风风速为0～2.5 m/s的乙醇和正庚烷池火实验,研究坡度与通风风速对油池火燃烧状态的影响。油池采用厚度1 mm的不锈钢板打造,边长为8 cm和10 cm。随着纵向通风风速的增加,乙醇池火的燃烧速率先下降后上升,正庚烷池火在水平隧道和坡度为5%的情况下,燃烧速率也呈现先下降后上升的趋势。但在隧道坡度为10%的情况下,正庚烷的燃烧速率单调增加。火焰倾斜角随风速的增大先迅速增加后缓慢增加。     

隧道通风与排烟

隧道通风与排烟地下工程的主要威胁来自火灾烟气，最近英国几起地下工程火灾惨案增强了人们对运输繁忙的地下隧道配备高效通风设施重要性的认识。过去十年中，世界范围内重要隧道工程的数量、规模和复杂程度都有明显的提高，隧道高效通风系统的重要性获得普遍承认，与其相...     

公路隧道纵向射流通风的三维数值模拟与分析

以隧道纵向射流通风基本理论为基础,采用FLUENT软件,对隧道内空气的速度场及压力场作三维数值模拟与分析。在此基础上,将模拟后得到的风机升压力值与经典理论公式计算值比较,得到射流风机综合影响系数K,并进一步分析其影响因素及变化规律。研究工作可以为进一步优化纵向射流通风设计提供参考。     

竖井烟囱效应作用下的隧道火灾通风数值模拟

采用三维数值模拟的方法,对某带竖井隧道的火灾工况进行模拟计算。通过分析竖井烟囱效应作用下的压力场,以及由此对隧道内速度场和温度场产生的影响,进一步表明了在以竖井烟囱效应作用力为主要动力的情况下,配合以4m/s的通风风速可以有效遏止回流。     

Y字型隧道纵向通风排烟临界风速研究

为了研究分岔隧道在采取纵向通风排烟系统时各匝道所需临界风速,设计合流型和分流型两种Y 字型分岔隧道。数值模拟设定30 MW 火灾规模,对比Y 字型隧道各匝道的临界风速与单坡坡度隧道临界风速的理论值,并分别对匝道内2 m 和6.2 m 处的纵向温度进行分析。结果表明,对于非着火匝道,当匝道内的临界通风风速与单坡度隧道的理论值相当时,能保证烟气不通过岔口蔓延到该匝道;对于合流型隧道的着火匝道,其临界风速小于单坡度隧道的临界风速理论值;分流型隧道的着火匝道所需临界风速大于同等单坡度隧道的临界风速理论值。     

无纵向通风曲线隧道和直线隧道火灾烟气特性数值模拟

基于数值模拟的方法,采用PyroSim 软件搭建半径分别为250、300、400、500、600 m 的曲线隧道模型及长度为130.8 m 的直线模型,模拟隧道火灾发生后无纵向通风时的烟气运动,对比分析两种模型中心线上不同高度的烟气温度。模拟分析得到：火灾前期,直线模型中烟气蔓延时基本关于隧道中心线对称,而曲线模型中烟气运动时在上游偏向凹壁下游偏向凸壁;达到稳定状态时,直线模型中火源正上方温度高于曲线模型,无论近火源区还是远火源区,直线模型温度纵向分布关于火源位置均具有很好的对称性,而曲线模型中表现为近火源区波动较大,远火源区温度衰减梯度大于直线模型,1.6 m 高度上游温度衰减梯度大于下游;提出曲线模型中顶棚温度纵向衰减指数模型。     

交通风与自然风对公路隧道通风影响数值模拟

基于FLUENT软件对自然风与交通风在公路隧道内运动特性进行数值模拟,考虑车辆行驶速度,交通量、自然风风速与风向对隧道通风影响.计算结果表明,交通风风速随着车辆行驶速度和交通量的增加而增大,两者之间存在一定的函数关系.自然风风向与行车方向相同时,隧道内风速随自然风风速增大而增大,两者相反时自然风明显抑制隧道通风.     

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。     

特长公路隧道火灾排烟数值模拟

针对明堂山特长公路隧道火灾排烟方案,运用数值模拟对三种通风排烟方式进行分析,提出了纵向通风与集中排烟组合的通风模式,从而控制烟流蔓延,为火灾救援创造条件。     

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。     

丹麦理工大学研究车辆堵塞在隧道纵向通风排烟控制中的影响

正丹麦理工大学团队利用1∶30小尺度隧道模型,采用氦-空气混合气体作为烟羽流,对车辆堵塞如何影响隧道纵向通风排烟系统开展了系统性研究。研究表明,当隧道内出现车辆堵塞时,临界风速作为阻塞比的函数会减小。车辆堵塞的相对规模和火源的相对位置会对临界风速产生逆作用。此外,烟气分层尺寸也明显地受车辆堵塞的影响。整个试验和方法证明可以很好地模拟隧道火灾中的相关现象,并为车辆堵塞对隧道火灾的     

公路隧道火灾纵向通风风速模拟研究

本文运用FDS软件,对1000 m单向单车道公路隧道火灾进行了模拟。通过20 MW火灾时温度场的发展、烟气的蔓延、烟气层高度的变化,对比分析了不同纵向风速对火灾的控制效果。得出了在该模型条件下,纵向通风风速在2.7 m/s时,排烟效果最为显著。