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。     

地铁长区间隧道排烟模式节能性分析

针对地铁长区间隧道中着火列车停在中间竖井处的火灾情况,搭建1∶10比例的隧道模型并开展火灾实验,研究烟气自然填充时不同竖井高度、机械通风时不同纵向风速和不同竖井排烟风速下隧道内的顶棚温度分布、人眼特征高度处温度分布和CO浓度分布规律,得出最佳的排烟模式。结合经济投入对比分析,选择既满足排烟效果又经济节能的排烟方式。结果表明,排烟时采用最低的竖井高度10 m,不开启竖井排烟设施,只通过竖井前后的纵向通风速度v1=1.6 m/s,v2=2.5 m/s排烟,此时的节能效果最优。研究结果可为地铁长区间隧道的排烟节能优化提供一定的参考。     

地铁区间长度大于20 km 的隧道火灾排烟方案

针对地铁超长区间隧道火灾通风排烟方案,结合广州地铁十八号线工程,采用数值模拟的方法,分析了地铁列车在区间不同停靠位置时的通风排烟方案下的隧道拱顶下方温度以及隧道内流速。结果表明：该通风排烟方案可以较好地控制隧道内温度,隧道内流速也满足规范中大于2 m/s小于11 m/s的要求。研究结果为隧道安全运营提供了保障,为相关工程提供参考。     

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。     

超长海底隧道无竖井排烟及补风量优化研究

摘 要：超长海底隧道结构特殊,排烟补风成为制约超长海底隧道发展的关键因素。依托烟大海底隧道提出超长海底隧道无竖井排烟系统,并设计新型的海中无竖井排烟补风方案——采用离心式空气压缩机将火灾烟气高速加压后排到海水中,并通过压缩空气进行额外补风。采用FDS对不同排烟量和补风量下56组工况进行模拟,通过分析烟气层厚度、排烟效率和能见度,寻找最优的排烟补风方案。结果表明：排烟量在140~180,190~210 m3/s,补风量分别占排烟量的50%、70%时,系统排烟效果最优;其中,排烟量180 m3/s,补风量50%和排烟量200 m3/s,补风量70%情况下的排烟效果最优,且后者优于前者。实际工程应用中,可以考虑设计排烟量为200 m3/s,补风量为140 m3/s。     

地铁区间隧道火灾烟气流动规律的热烟试验

在北京地铁某区间隧道内,利用热烟试验模拟列车火灾,通过在距车头20 m处设置700 k W乙醇池火源,点火5min 30 s后启动排烟风机,观察烟气蔓延特性并测量隧道断面风速、沿程温度等参数。试验发现,在2.10 m/s的断面平均风速下,烟气可以被完全控制在下游至中间风井区段而无逆流存在,并证明该值大于理论计算临界风速。以距火源250 m处为例,烟气抵达初期其分层界面距地约2 m,随着逐渐冷却,8 min左右完全沉降至地面。试验中隧道升温不明显,距离地面越远,温度上升越显著。     

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。     

地下环形隧道集中排烟模式的试验研究

通过实体火灾试验对地下环形隧道内烟气控制模式开展试验研究,对其排烟性能进行验证。试验采用柴油油盘火模拟汽车火灾,试验段划分为4个防烟分区,排烟方式为"中间排、两侧补",采集火源上、下游烟气温度及蔓延范围和高度。烟气总蔓延长度为210m,烟气层高度维持在2.8m,人员通行高度内基本不受烟气影响;人员可以迎风疏散,疏散安全水平较高。试验结果验证了排烟方案可以将火灾烟气控制在中间两个防烟分区内,满足判定指标要求。     

某物流中心中庭风幕取代防火卷帘的数值模拟

利用FDS模拟某物流中心中庭火灾场景中风幕的挡烟效果。中庭高32m,顶部有6个机械排烟口,总排烟量为240000m3/h。火源功率为4MW,快速t2火位于中庭下方。机械排烟系统和风幕系统均在火灾开始后60s时启动。风幕风速分别为0、0.5、1、2、3和4m/s。模拟结果:当风速低于1m/s时,挡烟效果不明显;风速高于3m/s会妨碍排烟系统的排烟效果。2m/s风速既能发挥风幕的挡烟效果,又不使烟气在下层积聚。结论:设置合理风速的风幕在一定程度上可取代防火卷帘。     

地铁环控系统设计防排烟问题浅析

防烟系统采用机械加压送风方式或自然通风方式,防止烟气进入疏散通道;排烟系统是采用机械排烟方式或自然通风方式,将烟气排至建筑物外。防排烟系统直接关系到地铁工程中乘客的人身及财产安全。本文结合实际工作,就地铁环控系统设计中遇到的一些防排烟问题进行分析总结,包括地下防火隔间的防排烟、火灾工况防排烟控制模式、防火阀设置原则、地下车站屏蔽门漏风量的计算及场段区间公路隧道的防排烟设计原则。     

户外多火源燃烧危险性试验研究

摘 要：开展了不同火源间距（1.5D、1.75D、2D）和不同油盘直径（1.0,1.4,1.7 m）下户外多火源燃烧和单火源燃烧对比试验,试验中利用摄像机、电子天平、热电偶阵列分别监测了火焰高度、火源燃烧速率和几何中心温度。结果发现,四火源燃烧时各个火源的燃烧速率高于相同直径下单火源的燃烧速率,而且均在火源间距1.5D时发生了火焰融合现象,火焰融合高度高于相同直径下单火源的火焰高度,表明多火源燃烧危险性更大。四火源融合后,在连续火焰区、间歇火焰区、羽流区几何中轴线火焰温度随高度的指数变化分别为0.13、-1.02、-1.46,与普通浮力池火公认的中轴线温度变化基本保持一致,表明多火焰融合后形成了一个普通的浮力池火。     

空气幕-顶部排烟系统控烟排烟有效性的研究

在火源两侧设置两道空气幕能有效阻隔火灾蔓延和烟气扩散。为了探明低射流风速下空气幕在点式集中排烟隧道内对火灾特征参数的影响,通过FDS研究了不同排烟量、射流速度和射流角度下隧道内烟气蔓延、温度分布和排烟效率的变化。结果表明:当HRR为30 MW时,射流速度至少应不小于2.5 m/s才能保证空气幕的隔烟作用;当射流速度在2.5 m/s以下时,射流角度越大空气幕的隔烟效果越差,这明显不同于射流速度较大的情形;空气幕能很容易地将空气幕外的温度控制在40 ℃以下,射流角度对逃生区域的温度分布影响不大,主要影响火羽流的分布;相同射流角度下排烟量越大排烟效率先升高后减小,而相同排烟量下随着射流角度的增大排烟效率逐渐减小;对于30 MW的火灾规模,推荐的控烟方案为:射流速度为2.5 m/s,排烟量为120 m³/s。     

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。     

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...     

隧道内顶棚和侧向机械排烟效果对比

为了比较顶棚机械排烟和侧向机械排烟在隧道火灾中的排烟效果,采用数值模拟的方法对隧道火灾中两种排烟方式的温度分布、流场分布、排烟量、排热量以及排烟效率进行对比。结果表明,两种排烟方式的流场分布与烟气吸入方式差别较大;侧向机械排烟更容易发生吸穿;顶棚机械排烟的排烟量和排热量更高,排烟效果更好;侧向机械排烟由于更容易发生吸穿,导致大量的空气进入排烟口,其排烟效率始终小于顶棚机械排烟。     

公路隧道超长距离纵向排烟试验研究

为研究5 km以上公路隧道超长距离全射流纵向排烟可行性与有效性,依托全长6 015 m的羊鹿山隧道,在不利于排烟的左线隧道（单向下坡）内开展20 MW现场火灾全射流纵向排烟试验。试验期间自然风速为1.0~1.6 m/s,与通风排烟方向相反,表现为排烟阻力。研究表明：左洞内开启6组射流风机时,洞内沿程风速约为3.5 m/s,开启12~15组风机时,下坡隧道内沿程风速约为5.5~7.0 m/s;20 MW油盘火试验从点火开始到烟气全部排出洞外的时间约为30 min。根据现场火灾排烟试验,对于羊鹿山隧道,在保证人员安全的情况下,采用全射流纵向排烟是可行的。     

火源—竖井间距对自然通风隧道火灾烟气流动特征的影响

通过数值计算,研究顶部开口自然通风隧道火灾火源–竖井间距对烟气流动特征与竖井排烟效率的影响。考虑因素有火源–竖井间距、竖井断面尺寸。结果表明：随着火源–竖井间距的增大,竖井前方来流烟气的质量流量增大,且竖井的排烟效率逐渐降低,竖井内空气卷吸量减少;当火源–竖井间距较小时,竖井更有利于排出更多的热量,竖井后方的温度降低幅度更大,烟气可以被控制在更小的范围内。此外,随着竖井截面尺寸的增大,竖井的排烟效率增加,且增大竖井的宽度更有利于增加竖井的排烟量。因此建议当相邻竖井的间距较大时,可适当增加竖井的截面尺寸和竖井高度。     

地铁轨顶排热系统协同站台火灾排烟方案研究

以武汉某地铁车站为例,通过数值模拟和实验测试,对地铁车站站台发生火灾时轨顶排热系统协同站台火灾排烟方案和站台端部专用排烟风管方案进行研究。研究表明,轨顶排热系统协同站台火灾排烟方案可行,各楼梯、扶梯口处均能形成向下不小于1.5 m/s 阻止烟气向上蔓延的气流;当轨顶侧排烟口均匀布置时,站台火灾联动设备最少,协同排烟效果最好。站台端部专用排烟风管协同站台火灾排烟方案,在车站楼梯、扶梯口数量较多时,楼梯、扶梯口部阻挡气流风速存在低于1.5 m/s 的风险,应慎重选用。     

地铁轨顶均匀排风系统及协同站台火灾排烟研究

采用Fluent模拟软件,分别对6节编组和8节编组地铁车站轨顶排热风口采用45°嵌装式调节阀调节形成的均匀排风及其在站台火灾工况下的协同排烟效果进行了研究。研究结果表明,两种形式的车站在轨顶排热风口处通过安装调节阀调节后,轨顶排热系统的排风量均随着排风压力的增大而增加;同一排风压力下,轨顶排热系统形成的总排风量,在轨顶排热风口处安装调节阀的方式均高于安装插板阀;采用调节阀各风口间不均衡率可保持在5%以内,实现了均匀排风,而采用插板阀各风口不均衡率则超过了20%,无法实现各风口间风量的均衡。两种形式的车站,通过安装调节阀形成的轨顶均匀排热系统在站台发生火灾时,车站站台每组楼扶梯口部均能形成向下不小于1.5 m/s阻止烟气向上蔓延的阻挡气流,轨顶侧排烟口处风量未超过最大允许排烟量,满足规范相关要求,协同站台火灾排烟方案有效可行。