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。     

隧道火灾烟气回流与临界风速模型试验

总结国内外隧道火灾纵向通风排烟下抑制烟气回流临界风速的研究现状和规范规定.通过FDS数值模拟和缩尺寸模型试验对临界风速与隧道坡度的关系进行对比分析,得出结果认为,数值模拟和模型试验结果基本符合;在同一个坡度下,纵向通风速率与回流长度近似成线性关系;当坡度为零时,抑制烟气回流所需临界风速较大.     

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。     

公路隧道纵向通风对火灾烟气分层影响研究

纵向通风目前是我国长隧道使用最多的通风排烟方式。通过1∶ 10隧道模型火灾排烟试验,利用激光片光观测火灾烟气分层结构,分析了纵向通风对火灾烟气分层结构的影响;通过数值模拟,研究了隧道采用纵向通风排烟的效果。结果表明:在无风情况下,火灾初期烟气能够较好地维持在隧道顶部,与空气分层界限明显;开启纵向排烟后,能够有效抑制火灾烟气向火源上游蔓延,但烟气分层结构遭到破坏并随着风速增加逐渐消失,火源下游区域能见度下降;纵向排烟风速维持在临界风速及以下,可降低纵向风对烟气分层的影响。     

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。     

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。     

几个典型隧道火灾问题研究进展

由于隧道数量的增加和隧道火灾造成的人员伤亡和财产损失巨大,隧道消防安全的研究一直是个热点问题。鉴于目前隧道火灾基础理论方面所开展的研究尚需深入细化,本文分析总结了几个隧道火灾基础问题的研究进展情况,主要包括隧道火灾的最高温度、火焰长度计算及隧道内温度衰减、火灾烟气回流和临界风速模型的演化等,较系统地总结了目前隧道火灾的几个主要研究方面的成果,指出了以往研究的一些不足之处。分析结果表明:目前对隧道火灾的研究主要集中于隧道内温度场特性、隧道内纵向风火灾发展的影响以及对隧道火灾烟气控制的研究。然而在隧道火灾基础理论方面所开展的研究还不够系统,因此要有效利用已有的可靠数据,对交通隧道火灾进行更加基础性和系统性地研究。需要进一步研究的内容包括:1)目前隧道火焰长度模型主要用于自由燃烧及机械通风影响下的隧道火灾,对于采用自然通风或横向通风的隧道,其火焰长度模型还有待进一步研究。2)当前的烟气回流模型多是通过小尺寸实验或较小火源功率实验进行验证,对于火源功率较大时烟气回流距离的函数关系是否仍然成立尚需进一步验证。3)由于限制风速较临界风速在控制烟气回流的同时可保持烟气层的稳定,更有利于火灾扑救和人员疏散,但目前关于限制风速的计算模型还未被提出,其与隧道几何尺寸的定量关系还需进一步研究。4)国内外对隧道火灾的研究主要是基于小尺寸模型,虽然得到了不少结论,澄清了很多现象,但是缺乏大规模火灾实验数据的验证,还要进行更多大尺寸或全尺寸实验来验证这些理论。5)对于UTLT类隧道的烟气蔓延与控制目前只进行了一些小尺寸实验研究,不能很好地指导该类隧道的防火设计,亟需进一步的理论研究和大尺寸实验验证。     

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。     

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。     

公路隧道中临界风速数值模拟研究

利用性能化防火设计的思想,结合工程算例,运用模型实验和数值模拟的方法对公路隧道火灾进行研究。实验验证隧道中存在烟气逆流现象;数值模拟得到不同火源功率下相应的临界风速:火灾功率为5、20、100 MW时,临界风速分别为4.0~4.5、6.0~6.51、0.0~10.5 m/s。研究发现,隧道内的临界风速与燃烧强度有关;当纵向通风速度等于临界风速时,不会发生逆流现象,有利于火源上风区域的人员逃生和消防救援工作的开展。