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。     

基于PyroSim的不同曲率弯曲隧道火灾特性研究

为探究弯曲隧道的火灾特性,研究曲率对弯曲隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件PyroSim,对不同曲率弯曲隧道的临界风速、温度分布、烟气蔓延规律及顶棚温度衰减规律进行研究。结果表明：在同一火源功率和火源位置的情况下,临界风速与隧道曲率呈正相关性;由于壁面沿程阻力的特殊性,弯曲隧道内高温烟气在隧道内侧的传播速度更快,并且随着火灾持续时间增加,隧道两侧烟气传播速度的差距增大;火灾的顶棚温度衰减与曲率呈正相关,给出了曲率为0.6%、0.5%、0.3%、0.25%、0.14%的顶棚温度衰减预测模型。     

水平交叉隧道间夹角对火灾烟气特征参数分布的影响研究

利用FDS数值模拟,研究火源位于支路隧道时,交叉隧道间夹角对主隧道内烟气蔓延的影响,分析了主隧道的烟气浓度、烟气层高度和顶棚最高温度分布状况。结果表明,随着角度由90°减小至30°,主隧道交叉口两侧的烟气浓度呈现非对称特点,钝角方向的烟气浓度大于锐角方向的烟气浓度,但是交叉角度对两个方向的烟气层高度的影响不明显。主隧道内钝角方向顶棚下方烟气最高温度大于锐角方向最高温度,钝角方向最高温度随夹角的减小而增大,锐角方向最高温度随夹角的减小而减小。基于烟气蔓延过程的质量和动量守恒分析,揭示了主隧道内烟气浓度、顶棚最高温度等特征参数的演化机制。     

火源及通风对地下综合管廊火灾的影响

利用PyroSim软件建立一段L型综合管廊模型并进行火灾数值模拟,并运用Origin软件对温度进行分析,研究了火源特性（火源位置和火源功率）及通风条件（风速和风向）对管廊烟气蔓延及温度变化的影响。结果表明,当火源位于管廊中部且功率大时,高温且有毒烟气能够在更短的时间内充满整个管廊,火灾危险性大;风速过大会造成大量的烟气在拐角处积聚,排烟的效果不与风速成正比。     

地铁区间列车火灾烟气特性及控制策略的数值模拟

为了探究火灾发生后风机启动时间对地铁区间烟气控制的影响,现以内径为5.5m圆形盾构地铁区间隧道为研究对象,采用数值模拟方法研究不同火源功率(5、7.5、10 MW)下隧道内烟气的温度分布,分析了4种火灾工况下隧道顶部最高温度值以及出现位置,研究了风机延迟启动时间对隧道内烟气温度分布的影响。结果表明,隧道顶部最高温度随火源功率增大而增高;纵向通风风速会造成隧道顶部最高烟气温度区域向通风方向偏移,但随着火源功率增加,排烟风速的影响会逐渐减弱;延迟启动风机会破坏烟气层的稳定性,导致烟气沉降到列车的车厢位置,从而会影响乘客安全疏散。     

巷道火灾中烟气流动规律研究

矿井火灾烟气蔓延,威胁着井下工作人员的生命安全。文章利用FDS软件模拟不同风速和不同火源位置下烟气蔓延特性,应用烟气温度、烟气浓度等参数,得到不同工况下烟气流动规律,结果表明:不同火源位置下,烟气流动差异很大;通风风速越大,火源上风侧烟气浓度越低,下风侧烟气聚集越多。     

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。     

着火地铁列车继续行驶的火灾特性研究

为了研究着火地铁列车在隧道内继续行驶的火灾特性,搭建1∶4的列车与隧道模型,通过改变风机的风速模拟地铁列车在隧道内行驶的不同速度,采用柴油油池火作为火源,分析火灾情况下车厢内温度分布。结果表明:着火列车静止时车厢内温度上升速率最快,温度峰值最大,随着风速增加,车厢内最高温度逐渐降低,但烟气蔓延速度也随之增大;较高的风速会抑制热烟气从车窗流出,导致车厢温度在火灾后期迅速升高,同时使车厢高温区域的范围增大,分析得到着火地铁列车继续行驶的安全速度在7～9 m/s之间;分析并拟合了车厢内上部温度与时间的关系式,发现车厢温度大致以幂指数的规律衰减。     

集中排烟水平隧道排风诱导风速CFD分析

结合某长大公路隧道集中排烟系统设计,通过CFD模拟,分析不同排风诱导风速下水平隧道内烟气控制效果.模拟结果表明:火灾热释放速率一定时,随着诱导风速的增大,排风口下游烟气扩散范围不断缩小,即诱导风速可以作为衡量集中排烟系统烟气控制效果的重要指标;此外,与临界风速相似,其数值随着火灾强度的增大的而增大;为了便于工程应用,进一步将模拟结果回归整理成无量纲准则关联式,充分反映了三者之间的耦合关系.在数值模拟的基础上,作者对隧道排烟系统进行了优化设计,并与纵向通风临界风速进行了比较.     

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。     

T型地下综合管廊电缆火灾数值模拟

针对特殊结构的T 型地下综合管廊,运用FDS 软件模拟不同火源位置及风速条件下管廊内电缆火灾的蔓延情况,分析火灾发生后管廊温度场以及烟气蔓延情况。对T 型管廊内不同位置处起火的火灾危险性进行排序,得到管廊内部风速为1.5m/s 且电缆处于稳定燃烧期时,交叉口处的烟气层高度最低,发现T 型交叉口处的烟气特性,为T 型地下综合管廊消防设计提供参考。     

公路隧道相向射流与竖井自然排烟组合烟气控制研究

通过开展相似试验,研究在相向射流与竖井自然排烟组合模式下,火源位置、风速和火源功率对烟气控制段长度的影响。试验考虑了3种组况,53种工况,通过改变火源位置、风速和火源功率,分析讨论了不同工况下火源烟气控制段长度。试验表明,增加上游（距离火源更近端）风速,会导致上游烟气控制段减少;增加下游（距离火源更远端）的风速,烟气控制段长度会受到火源功率、火源位置等多种因素的耦合作用。增大火源功率会增加烟气热浮力,使下游机械风对烟气的影响减弱。     

室外风对走廊温度分层和房间自然排烟的影响

为研究室外风对走廊中火灾烟气分层特性和自然排烟的影响,在相似原理的基础上开展了1/3 缩尺寸实验。通过改变火源功率、室外风速和外窗尺寸,结合对走廊火灾烟气分层特性和自然排烟效果的判断,找出使分层失效的临界室外风速以及使自然排烟失效的临界室外风速,运用量纲分析和数据拟合的方法分析无量纲火源功率和无量纲临界失效风速之间的关系。研究发现,温度分层无量纲临界失效风速与无量纲火源功率呈现良好的线性关系,温度分层临界失效风速随窗口尺寸减小而增大;自然排烟无量纲临界失效风速与无量纲火源功率呈现显著的对数函数关系,窗口尺寸相同时,火源功率越大,自然排烟临界失效风速越大。     

相向射流与竖井作用下的隧道烟气分层稳定性研究

开展相似试验,研究相向射流与竖井协同作用下,公路隧道火灾烟气分层稳定性与火源功率、相向射流风速及测点位置之间的关联关系。试验设计了3组共50个工况,分析了不同工况下不同位置处的火灾烟气分层稳定性。试验结果表明：上下游风速差值越小,火灾烟气分层越稳定,上下游风速差值越大,火灾烟气层越紊乱。相向射流风速相同,火源功率对火灾烟气分层稳定性并无明显影响。由于热浮力、射流及竖井抽吸作用力之间的相互作用,不同位置处火灾烟气分层稳定性呈现出差异性。     

环境风速对前室自然排烟效果的影响

采用实体火灾试验与 FDS 数值模拟相结合的方式,研究不同环境风场条件下,面积为 6 m 2 的前室中两个相对开启外窗的自然排烟效果,分析温度和烟密度分布。结果表明,影响排烟效果的主导因素是开窗面积,风速对前室下部温度的影响幅度大于上部温度。随着环境风速的增大,上部温度呈现缓慢线性下降的趋势,而下部温度由于烟气的沉降反而上升。根据模拟结果,提出当风速增大时,关闭迎风面窗户能改善烟气沉降现象,降低下层烟气温度,有利于人员安全疏散。     

排烟管道顶部接风管对带上盖车辆基地排烟效果的影响

提出了一种提高带上盖车辆基地机械排烟效果的方法,即设置顶部接风管.采用CFD流体力学数值模拟软件对顶部接风管的排烟效果进行研究.设置了4种开孔方式、3种顶部接风管开孔个数以及不同排烟量,通过测量带上盖车辆基地烟气层高度、盖板下方温度、能见度、CO浓度进行对比分析.结果表明:4种开孔方式排烟效果从好到差依次为顶部接风管四...     

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...     

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...     

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。