蒙特卡洛法对城市公路隧道火灾规模研究

对城市公路隧道在常发性阻塞情况下发生火灾时由于车辆引燃导致火灾规模扩大的情况进行研究,获得城市公路隧道阻塞下的火灾规模设计取值。采用FDS分析隧道内车辆火灾的引燃特性,并通过蒙特卡洛法建立火灾规模概率数值模型,研究3车道和双车道城市公路隧道的火灾场景和火灾规模取值。研究结果表明:城市公路隧道内大、中型车辆发生火灾均可引燃相邻车道的并行车辆,小型车辆发生火灾则不能引燃其相邻车辆。3车道城市公路隧道阻塞情况下的火灾场景为一辆位于中间车道的大型车发生火灾,引燃两侧车道的4辆小型车,火灾规模设计为30.0 MW;而双车道城市公路隧道阻塞情况下的火灾场景为一辆大型车发生火灾,引燃相邻车道的两辆小型车,火灾规模设计为25.0 MW。     

公路隧道动态火灾规模及人员疏散研究

为了确定城市公路隧道阻塞场景下火灾蔓延时的动态火灾规模和人员疏散方案,基于临界辐射热通量理论计算车辆引燃时间,并运用FDS研究动态火灾规模和同时打开两侧横通道与只打开一侧横通道两种工况下的温度与可视度分布规律,通过Pathfinder计算人员疏散时间。结果表明：初次引燃需要250 s,二次引燃分别需要615、650 s,共计11辆车参与燃烧,最大热释放速率高达39.1 MW;两种工况下的温度与可视度分布规律基本相同,但同时打开两侧横通道的疏散时间仅为390 s,较后者减少了320 s;建议四洞公路隧道发生火灾时,宜同时打开两侧横通道,且应在10 min内及时采取措施防止车辆发生二次引燃。     

长隧道火灾中拱顶温度场的数值模拟

采用考虑了湍流效应和辐射传热的扩散燃烧模型,对某长隧道在不同火灾规模和通风条件下的拱顶温度场进行模拟.通过计算分析了隧道火灾中混凝土拱顶衬砌温度的分布规律以及火灾规模、通风条件对其影响.结果表明,以混凝土拱顶衬砌不超过300 ℃为安全临界温度,低于10 MW规模的隧道火灾基本不会造成拱顶衬砌结构发生破坏;对于20、50 MW规模的隧道火灾,需要分别保持2.0、4.0 m/s的通风速度,才能使拱顶衬砌结构不受损坏.加大通风在改善隧道散热条件的同时也加强了高温烟气的对流,扩大了隧道拱顶升温的范围,从而在火灾发展到一定时间后,可能会引起更大范围的拱顶衬砌结构破坏.     

某城市江底交通隧道消防安全对策探讨

以某城市江底交通隧道为研究对象,通过对隧道内不同火灾场景的烟气流动进行模拟分析。从隧道结构的防火保护、疏散救援途径的确定、消防设施的配置、消防救援组织的建立等方面,探讨了城市江底交通隧道消防安全对策。     

沉管隧道火灾热释放速率试验研究

为了深入分析沉管隧道火灾发展过程及其规模,以港珠澳沉管隧道为研究对象,建立足尺隧道火灾试验平台,配备试验测量系统,开展足尺隧道火灾试验。试验火源选用油池火、木垛火以及真实车辆,通过失重法和热辐射法相结合的方式确定火源规模,同时,探讨影响其火灾热释放速率的因素。试验结果表明:油池火更适宜作为火灾试验火源;通过不同油盘的组合能够模拟多种规模的火灾,试验中最大规模为40 MW左右;废弃小汽车火灾规模近似为5 MW,中巴车近似为15 MW。另外,影响火灾热释放速率的主要因素是燃烧面积、燃料类型、火源位置和纵向风速等。     

地铁列车车厢火灾特性研究

在用报纸引燃点火情况下,采用地铁列车实体模型研究了地铁列车的火灾场景,得出了模拟地铁列车在火灾中的热释放速率、烟气浓度、温度的变化规律.研究表明一节列车车厢最大热释放速率为5 MW左右;如果两侧沙发同时引燃,最大热释放速率为10 MW;该点火方式下引起火灾的燃烧极不充分,烟气中NO含量很低,几乎没有SO2、HCN的释放;烟气主流沿着而不贴着屋顶向外蔓延.     

公路隧道发生火灾时CO浓度分布及人员逃生模拟

利用FLUENT数值模拟软件对隧道不同位置发生火灾时进行了模拟分析。选取火灾规模为10 MW,设定不同起火位置、不同入口风速、不同风机运行方式,分析隧道内CO浓度分布和临界风速,得出风机射流方式对隧道内CO浓度分布的影响和人员逃生方向的选择。隧道入口附近发生火灾时,尽量采用第一组风机正向运行。隧道出口附近发生火灾时,保持射流风机的正向射流状态。隧道中部附近发生火灾且隧道的风速能达到临界风速时,能有效控制烟气回流现象。     

火灾工况下公路隧道竖井通风模式试验研究

为了建立火灾工况下有效的竖井通风模式,通过大比例火灾模型试验,对不同通风模式下,主隧道、风道及竖井内温度场的传播分布、烟流蔓延扩散规律进行了研究。试验模型隧道长100 m,内径1.8 m,设有直径1 m的送风竖井、排风竖井各一座。火源采用燃烧床盛放油料模拟,试验中设定了A、B、C三个火灾规模用以模拟实际隧道火灾场景,考虑了三个火灾位置:火灾位置I、II和III。试验结果表明随着通风风速、火灾规模、火灾位置的不同,隧道、通风道及竖井内温度场分布及烟流流动差异很大,而且随着时间的推移,其分布发生显著变化。这表明当隧道中发生火灾时,应根据火灾点与竖井的相对位置分阶段,实施不同的通风模式。基于试验结果,建议了秦岭隧道火灾时的有效通风模式。     

车辆阻塞效应下公路隧道火灾临界风速

以公路隧道为研究对象,建立全尺寸隧道模型,通过FDS数值模拟方法对5、10、15、20、25、30 MW火灾规模及火灾上游4种车辆类型的阻塞下公路隧道火灾纵向通风临界风速进行研究,并将试验模拟得到数据与已有缩尺寸隧道火灾试验数据进行对比分析。结果表明:各阻塞情况下,临界风速的变化趋势基本一致,都随着火灾规模的增大而呈上升趋势;但同一火灾规模下,车辆占据阻塞比越大其临界风速减小比例就越大。给出阻塞情况下公路隧道纵向通风临界风速参考值。     

地铁列车车厢火灾热释放速率研究

应用FDS建立地铁列车车厢模型,设定火灾场景,基于实际情况设定车厢内主要可燃物及其燃烧性能参数,模拟地铁车厢火灾发展情况、温度分布及热释放速率。模拟结果认为,单节列车静止于隧道时,地铁列车火灾峰值温度出现在车厢中部,约972℃,峰值热释放速率约8.8 MW。研究成果可为隧道事故通风与火灾烟气控制研究提供参考。     

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。     

FDS数值模拟在隧道火灾中的应用

根据十漫龚家垭隧道实际情况,利用火灾模拟软件FDS对20MW火灾规模下自然通风和机械通风两种工况进行了火灾数值模拟研究,对两种工况下隧道内不同测点的温度和烟气浓度变化进行了对比分析,指出风机开启时间和风速大小对人员逃生的影响。     

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。     

水雾段用于城市隧道阻烟分隔的全尺寸试验

以某城市公路隧道为背景,将类似水雾幕的水雾段系统应用于两条隧道联通匝道处,确定水雾段系统的设计参数,通过不同火灾工况模拟分析水雾段系统的控制方式及阻烟效果。设计地下交通环廊的8 MW火灾和主隧道的30 MW火灾,分有无水雾段、机械排烟是否有效研究火灾烟气的蔓延情况。结果表明,水雾段系统作为两条隧道分隔的加强措施,可延缓烟气的蔓延;在机械排烟的协同下,能够较好控制烟气,保障另一条隧道的人员安全疏散。     

大型交通建筑商业店铺火灾试验研究

为了研究大型交通建筑内商业店铺火灾发生、发展蔓延特点及燃烧特性参数,在40MW大型量热仪的基础上,搭建了全尺寸火灾试验平台,复现了典型大型交通建筑商业店铺的场景。通过室内和室外视频采集装置,记录火灾发展、蔓延过程。通过房间内热电偶树和玻璃窗内外的热电偶,测试得到了房间内不同高度、位置的温度场分布,总结了玻璃窗在试验火灾场景下的破坏特点。研究结果表明,轰燃发生在点火后809s。在点火400s～600s区间范围内,火场温度逐渐上升,最高温度在700℃左右,但在600s～800s区间温度呈缓慢下降趋势。800s后温度有短暂的上升随后逐渐下降。试验过程中火灾热释放速率最大为12.9MW,最大燃烧增长速率指数为1.2MW/s。研究结果对大型交通建筑中相同或类似场景下的火灾模拟、人员疏散有重要参考意义。     

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。     

地下交通联系隧道典型火灾场景的烟气控制研究

本文针对北京市CBD地下交通联系隧道的结构特点和通风设计条件,在环形主隧道中设置典型火灾场景,采用数值模拟软件模拟了设定火灾场景下不同排烟工况时的烟气蔓延规律。而后,以临界风速作为主要判断标准,并以有限的烟气蔓延范围为控制要求,确定了该场景的合理烟控方案。     

在建多层建筑火灾数值模拟分析

以某大学在建学生宿舍为研究对象,分析火灾事故的风险因素,结合燃烧火灾特征,利用FDS对室外保温材料起火、室内木板材料起火、储存在室内的保温材料起火的火灾场景进行模拟,得到火灾特征参数值的变化规律。结果表明:外墙保温板燃烧时,高温会引燃室内堆积的可燃物,发生二次燃烧;木模板燃烧时,烟气迅速充满整栋建筑,短时间内CO体积分数达到危险临界值。对比木模板与保温板火灾模拟结果发现,相同环境下,木模板燃烧的危险性更大。     

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。     

城市交通隧道火灾工况特性及烟控技术分析

由于城市公路交通隧道能够疏散城市地面交通、减少道路用地,其建设数量和规模随着城市的发展日益增加.城市交通隧道最主要的灾害是火灾,本文在分析城市交通隧道相对于山区公路隧道在隧道结构、车流密度、火灾规律等方面特点的基础上,对其消防难点以及关键技术进行探讨,并指出了城市交通隧道火灾安全未来研究的方向.研究表明:国内城市交通隧道主要采用纵向通风模式,坡度、出入口、竖井设置对控制烟气的临界风速影响远大于非城市公路隧道.采用数值模拟技术结合局部现场试验是研究隧道火灾烟气扩散合理可行的手段,开展隧道火灾羽流复杂的时空行为基础研究以及发展场-网模拟技术将有益于城市交通隧道通风、防排烟设计和火灾安全水平的提高.