通风对竖井型隧道火灾烟气特性影响试验研究

通过隧道火灾模型试验,研究纵向通风对竖井排烟效果及隧道内纵向烟气温度分布的影响。试验考虑不同火源热释放速率和纵向风速。结果表明：纵向风速对正庚烷池火热释放速率存在影响,对于较小正庚烷池火（≤11 cm）,火源热释放速率基本不随纵向风速而改变;对于较大正庚烷池火（≥14 cm）,火源热释放率随风速的增加先降低后基本保持恒定。此外,当隧道内风速较小时,竖井内烟气附壁排出,竖井后方烟气温度较低,控烟效果较好;当隧道内风速较大时,竖井内烟气出现边界分离,竖井后方温度升高,烟气蔓延距离增加,竖井排烟效果较差。因此,建议当竖井型隧道内发生火灾时,应尽量采用自然通风或较低的内部通风,避免较高风速。     

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。     

城市Ⅴ形坡隧道火灾最高温度数值模拟

采用FDS数值模拟方法,对Ⅴ形坡隧道火灾时烟气运动特性及隧道纵向中心线上温度分布情况进行研究,并提出不同火灾位置时顶板最大温升参数经验预测模型。结果表明,火源位于变坡点右侧120 m时,隧道纵向中心线峰值温度点向下游偏移,偏移距离随坡度的增加而增加,隧道顶板最高温度随坡度的增加而减小。通过推导无量纲火源位置与变坡点距离不同时的最大温升参数预测模型得出,无量纲最大温升参数随无量纲火源位置的增大而增大、与无量纲热释放速率的0.8次幂成正比,且与隧道坡度呈非线性非单调关系。     

城市V形坡隧道火灾最高温度数值模拟

采用FDS 数值模拟方法,对V 形坡隧道火灾时烟气运动特性及隧道纵向中心线上温度分布情况进行研究,并提出不同火灾位置时顶板最大温升参数经验预测模型。结果表明,火源位于变坡点右侧120 m 时,隧道纵向中心线峰值温度点向下游偏移,偏移距离随坡度的增加而增加,隧道顶板最高温度随坡度的增加而减小。通过推导无量纲火源位置与变坡点距离不同时的最大温升参数预测模型得出,无量纲最大温升参数随无量纲火源位置的增大而增大、与无量纲热释放速率的0.8 次幂成正比,且与隧道坡度呈非线性非单调关系。     

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。     

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。     

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。     

烟囱效应下山岭隧道火风压特性模拟研究

为探究山岭隧道火灾模式下竖井内火风压的变化特性,采用数值模拟方法,选取火灾发生在竖井附近及远离竖井时的烟气流动特性为研究对象,分析烟气在纵向通风作用下竖井内火风压的变化规律。研究表明：与传统斜坡隧道火灾不同,由于烟气涡流影响,竖井内火风压在纵向通风作用下均呈现非单调的变化趋势,故隧道火风压理论模型不能直接用于竖井内火风压预测;竖井内火风压随纵向风速从0 m/s 增大至3.5 m/s 时呈现逐渐增加趋势,最大差值约为40 Pa;火源靠近竖井时比远离竖井时,竖井内火风压更大,纵向无风时,两者最大差值约为25 Pa。     

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...     

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。     

顶部开口自然通风隧道火灾竖井排烟效率研究

通过数值计算方法,研究了顶部开口自然通风隧道竖井的排烟效率。考虑了火源热释放速率、竖井高度、长度和宽度及竖井位置的影响,并与竖井排烟效率计算模型进行对比。研究结果发现：竖井的排烟效率随竖井高度的增加而略微增大;竖井的排烟效率基本不随火源热释放速率的变化而变化;随着竖井长度和宽度地增加,排烟效率大幅增加;此外,当竖井位于顶棚中央时,排烟效率较位于顶棚一侧的排烟效率高,且烟气控制效果好。此外,竖井排烟效率模型可以较好地预测不同竖井尺寸和位置的排烟效率。     

高海拔隧道全尺寸火灾烟气及温度场特征试验研究

通过对海拔为4100m的高海拔隧道进行全尺寸火灾试验,揭示高海拔隧道火灾烟气下沉及温度场变化特征。试验采用三种不同尺寸火源(0.8m2、1.0m2、2.0m2),对隧道火灾烟气蔓延特征、火区最高温度、隧道拱顶纵向温度分布进行研究。试验研究结果表明：隧道火灾试验初期及燃烧稳定阶段,火源附近隧道上层烟气与下层冷空气分界明显,火灾后期烟气下沉严重;较小风速有利于高海拔隧道小规模火灾烟气逆流层纵向和垂向蔓延的控制。隧道火灾温度场研究表明：隧道火灾温升速率随火源热释放率增大而增加;火源附近20m范围内温度衰减速率较快,远火源区域隧道拱顶纵向温度衰减较慢,趋于平缓;通过对火源上方拱顶烟气温度分析,发现隧道火灾探测采用差温报警模式较定温报警模式更加有效,并得出10℃/min的温升速率可基本满足高海拔隧道小规模火灾的初期报警;隧道拱顶纵向温度分布规律导致火源远场烟气下沉严重而近火源区域烟气层化较好的特征。高海拔隧道火灾温度分布特性试验研究,可为高海拔隧道火灾动力特性研究提供依据,为高海拔隧道人员疏散逃生提供指导及建议。     

Prediction of smoke back-layering length under different longitudinal ventilations in the subway tunnel with metro train

Due to the small width and the large train blockage ratio in subway tunnel, the smoke back-layering will be different from that in the wider road tunnel with small vehicle blockage ratio. In the train blockage region of tunnel, the velocity of longitudinal ventilated air-flow interacting with the back-flowed smoke gas is different from that in the upstream tunnel without train blockage. Then the back-flowed smoke gas might be prevented in the train blockage region with higher ventilation velocity, otherwise it would be stopped in the upstream tunnel without train blockage but with lower ventilation velocity. They were taken into consideration separately and an equivalent fire source was introduced by dividing the dimensionless heat release rate of fire source into two parts in the cases where the smoke back-layering length is longer than metro train length. A series of full-scale numerical simulations are carried out with FDS to investigate the smoke back-layering length in subway tunnel with different train lengths and longitudinal ventilation velocities. The simulation results indicate that the influence of metro train length on the smoke back-layering is great and cannot be ignored any more. A global correlation model is proposed based on the dimensionless analysis and simulation results.     

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。     

Numerical Investigation of Back-Layering Length and Critical Velocity in Curved Subway Tunnels with Different Turning Radius

Curved tunnels are inevitable subjected to the city underground geological conditions. Due to the catastrophic consequence of tunnel fires with high population density, the related researches on fire safety of curved tunnel are full of significance. Therefore, a series of curved subway tunnels with turning radius of 300–1000 m were investigated numerically by FDS 5.5.3 in terms of the smoke back-layering length and critical ventilation velocity under the heat release rate of 5–10 MW. Theoretical analysis shows that the curved tunnel with the local resistance has an advantage of preventing smoke spreading compared with straight tunnel. The simulation results also indicated that both the smoke back-layering length and the critical ventilation velocity increased with the rising turning radius, and the straight tunnel has the largest values. In fact, the local resistance impact factor for the smoke back-layering length in the curved tunnel, \( k_{f} \), was controlled by turning radius \( R \) and ventilation velocity \( V \). The dimensionless critical velocity increased slightly from \( 0.638Q^{*1/3} \) to \( 0.669Q^{*1/3} \) when the turning radius increased from 300 m to 1000 m. Without considering the influence of turning radius (local resistance), previous models cannot be applied to the curved tunnel. The improved prediction models about smoke back-layering length and critical velocity with the factor of turning radius could provide a technical guideline for the tunnel ventilation designs.     

灭火救援专业知识智能匹配算法

摘 要：基于当下灭火救援领域中的突发事件,提出灭火救援专业知识智能匹配算法,该算法基于自然语言处理和注意力机制计算案件描述和消防预警信息之间的语义关系,从而实现相关灭火救援专业知识的匹配。首先基于自然语言处理的方法学习句粒度级别的语义信息,然后基于注意力机制学习词粒度级别的语义信息,最后基于两个级别语义信息的交互,根据信息之间局部差异推断两个句子之间的关系。试验结果表明：该算法具有优异的性能,能够同时从词和句两个粒度上更准确地理解句子,实现基于案件描述的灭火救援专业知识智能匹配。     

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。     

火源与排烟竖井的相对位置对重点排烟效果的影响研究

借助理论分析及数值模拟相结合的手段对某盾构城市地下道路火灾工况下，火源与排烟竖井的相对位置对重点排烟效果的影响进行模拟研究。研究结果表明单向排烟模式在一定的排烟量条件下，火源位置距离排烟竖井越近，排烟效果越好。当火源位于两个排烟竖井之间且偏向其中某一个竖井位置时，在排烟量允许的前提下，可以仅开启离火源位置较近的竖井风机排烟；当火源位于两竖井正中间位置时，可采用双向排烟模式；当火源恰好位于某个竖井正下方时，可以仅开启该竖井风机排烟，但采取该工况应综合考虑隧道内烟道板的耐火极限及耐火时间。