特长水下隧道侧向排烟模式的排烟效果研究

为了研究特长水下隧道侧向排烟系统的排烟效果,以某特长城市水下隧道工程为例,借助FDS软件建立模型。对比有、无纵向风情况下,隧道内不同车道上方烟气层高度及人眼高度处能见度分布。结果表明:侧向排烟模式下,隧道内不同车道烟气分布差异明显,纵向风对排烟系统的排烟效果有明显影响。     

某单洞双向隧道列车火灾的烟气蔓延特性及防控研究

铁路隧道属于狭长形相对密闭空间,道路的长宽比十分大,与外部直接连接的仅有进口与出口,当发生火灾时后,烟气无法及时排出隧道,造成烟气在隧道内蔓延,不仅对隧道内人员生命安全产生威胁,还阻碍了消防人员及时进入隧道内进行扑救。其中,高铁地下单洞双向隧道不仅断面积大、行车组织复杂,而且发生火灾的位置往往不在纵向中心线上,因而隧道通风和排烟一直是工程设计中的重难点。以济滨隧道为研究对象,围绕单洞双向隧道的通风排烟模式和排烟参数,开展三维数值研究。其中,主要分析火灾发展过程中的烟气温度、碳烟密度、能见度等特征参数的分布情况。研究结果表明：在正常通风情况下,列车减速停车过程产生的活塞风效应,会起到一定的纵向排烟作用,但并不能将隧道内的烟气条件控制在对人体无害的范围;若采用大小为临界风速（3.7m/s）的纵向排烟模式,隧道内的温度可以得到有效控制,但下游人员逃生线路上的碳烟密度无法得到有效控制。提出的排烟模式和排烟参数可以为轨道交通领域类似工程通风排烟设计提供参考。     

地铁隧道火灾双点排烟烟气温度分布特性的试验研究

基于1:20的模型试验,研究了火源热释放率、排烟量和风口长度对地铁隧道火灾双点排烟烟气温度分布特性的影响。结果表明:火源段烟气温度随着火源热释放率的增加而显著增加,在排烟作用下非火源段烟气温度急剧下降;排烟量和风口长度对火源段烟气温度几乎没有影响;排烟量对非火源段烟气温度影响较大,而风口长度对非火源段烟气温度影响不大。     

坡度隧道火灾自然排烟特性研究

通过模型试验,研究了坡度隧道火灾自然排烟特性,试验结果表明：（1）受坡度影响,火羽流向上坡侧发生偏转,且偏转角几乎不受火源位置与HRR的影响,只随坡度的升高而线性增大;（2）顶壁下方最高烟气温度随坡度的升高而降低,基于理论分析和模型试验结果,得到了顶壁下方最高烟气温度的计算模型;（3）火源上坡侧的顶壁下方烟气温度受坡度变化的影响较小,下坡侧的顶壁下方烟气温度随坡度的降低而升高,并在坡度降为0时与上坡侧烟气温度关于火源对称分布,结合理论分析,得出了火源段顶壁下方烟气温度的衰减模型。     

坡度对地铁区间隧道火灾烟气流动影响的数值模拟

为探讨坡度对地铁区间隧道火灾烟气流动特性的影响,论文在综合分析国内外地铁区间隧道火灾研究的基础上,采用数值模拟软件FDS分别研究了自然通风条件下无坡度、1％坡度、2％坡度、3％坡度对区间隧道内烟气的流动特点、临界风速的影响.结果表明:坡度对地铁区间隧道火灾烟气的流动及临界风速有一定的影响.上坡隧道的临界风速相对于无坡度隧道的临界风速有所减小,且临界风速随着隧道坡度的增大而减小.下坡隧道的临界风速相对于无坡度隧道的临界风速有所增加,且临界风速随着隧道坡度的增大而增大.     

近间距双洞单向隧道洞口火灾烟气流动分析

对洞口间距小,双洞单向公路隧道火灾排烟工况进行研究,通过对不同工况火灾隧道排烟风速及运营隧道通风速度下的火灾烟气流动利用计算流体动力学进行模拟分析,得出了双洞单向隧道排烟风速与通风风速之间的影响关系,并利用该关系对排烟及通风设计进行了优化,有效地减少了非着火隧道的吸入烟气量,确保了运营隧道的空气品质。结果对该类型公路隧道工程排烟通风设计具有一定参考价值。     

地铁轨行区双向排烟方式数值模拟研究

针对轨行区列车火灾的烟气控制问题,提出了一种利用隧道风机进行双向排烟的方式。根据典型屏蔽门制式地铁车站结构建立无轨顶风道的车站三维模型,采用数值模拟方法对该排烟方式下的烟气扩散规律进行研究,分析了不同排烟量下站台人员高度处烟气温度、CO浓度以及能见度的分布情况,给出了不同车站隧道横截面积下满足人员安全疏散条件时的隧道口最小排烟量。     

UTLT类隧道半横向排烟方式下排烟阀参数及排烟量对排烟效果影响

为了解和掌握半横向通风排烟模式下城市地下交通联系隧道的火灾工况变化规律,基于FDS数值模拟软件,以某城市地下交通联系隧道实际工程作为研究对象,建立全尺寸的隧道物理模型。通过分析对比不同排烟阀面积、不同排烟阀开启个数、不同排烟阀间距及不同排烟速率大小的四种排烟方案下隧道内烟气温度场及烟气蔓延范围分布规律变化,探究了不同工况下各参数对火灾烟流特性的影响。结果表明,在半横向通风排烟模式下选取排烟阀面积大小为3m~2、排烟阀间距为24m、排烟阀开启个数为6个以及设置排烟速率为60m~3/s时,隧道火灾烟流控制效果较好。     

超长水下公路隧道侧向重点排烟系统合理排烟量分析

苏州某水下公路隧道全长9km,最大断面面积约142m2,其距离长、断面大的特点对隧道排烟系统的合理性设计提出了更高的要求,而排烟量的合理性是隧道排烟系统合理化设计的前提。为此,先采用理论公式进行计算,后采用FDS数值模拟的方法研究了隧道侧向重点排烟系统在火灾荷载为50MW,排烟量分别为220m3/s、240m3/s、260m3/s时的烟气蔓延范围、排烟阀处温度、流速、排烟效率的变化规律。结果表明：超长水下公路侧向排烟系统在50MW火灾下,不同排烟量时排烟阀排烟效率、烟气蔓延范围均无显著差异,且排烟阀处温度、流速均在要求范围内;理论计算与数值模拟均表明合理排烟量的计算值为220m3/s,设计值为260m3/s。研究结果可为水下长隧道侧向重点排烟系统排烟量的理论计算提供方案参考。     

纵向风下隧道顶部和侧向排烟特性对比研究

建立全尺寸隧道火灾三维数值计算模型,通过设置不同的火源位置、风口尺寸、排烟量、火源功率,在纵向风速为临界风速时,对隧道内顶部和侧向机械排烟系统烟气分布特性进行对比分析。研究发现,两种排烟方式的顶壁烟气特性在火源段内无明显区别,而在非火源段内,侧向机械排烟的温度和CO浓度要明显高于顶部机械排烟;对于非火源段内的竖向分布和人员高度处的横向分布,顶壁排烟系统的整体温度和CO浓度都比侧壁排烟低,排烟效果好。     

活塞效应效率对地铁轨道区排热的影响

针对地铁轨行区不同的通风模式,利用SES软件对某地铁进行模拟计算,分别分析了正常工况下轨行区有、无轨道排热系统两种情况下的隧道空气温度分布情况,得到无TES比有TES时隧道空气最高温度高2.9℃的结论。通过分析不同模式下的活塞效应效率值来解释导致2.9℃温差的原因。     

活塞效应对地铁热环境流动特性的影响

本文拟从活塞风的形成机理、活塞效应对于地铁隧道内空气流动特性进行分析,并结合Fluent流体力学仿真分析软件,以天津某地铁工程为研究实例,进一步理解活塞风对于地铁系统内空气流动特性的影响规律。通过合理控制活塞风井的设置方式,地铁活塞效应对地铁车站热环境起到了积极有效的作用。     

排烟机功率对船舶舱室烟气特性影响的仿真实验研究

对于船舶住舱等小型舱室而言,人员相对密集而火灾事故造成的烟气又难以通过有效手段排放。针对船舶住舱火灾烟气控制所采用的典型排烟方法,运用火灾动力学软件PyroSim进行数值模拟计算,并精心采用仿真验证试验,研究无排烟和排烟机工作时的船舶舱室烟雾蔓延规律,在此基础上依据燃烧所产生的热量设置6种排烟机功率依次增大的排烟工况,研究不同工况排烟机功率和补风条件下的控烟效果,得出较为接近实际的烟气蔓延流动时烟气温度和烟气浓度等特性参数的变化规律,以及优化选择最佳的补风方式和排烟功率的总体思路。研究结果对于船舶舱室烟气高效防控具有一定的理论和现实指导意义。     

地铁轨行区不同通风模式热环境研究

针对地铁轨行区不同的通风模式,利用SES软件对某地铁进行模拟计算,分别分析了正常工况下轨行区有、无轨道排热系统两种情况下的隧道空气温度分布情况,得到无TES比有TES时隧道空气最高温度高2.9℃的结论,详细分析了活塞风井、轨道排热系统的风量和温度变化特征,解释引起2.9℃温差的原因.     

通道火灾时横向排烟对烟气层化特性的影响研究

在通道试验模型中开展了横向排烟试验,对不同火源功率下,通道内烟气层界面的形态特征、烟气层最高温升以及烟气水平流动速度随排烟速度的变化情况进行了研究。结果表明:通道内的烟气在排烟速率较小时能够维持很好的层化,随着排烟速率增大,烟气层与空气之间的掺混加剧,且靠近通道端部开口处的掺混程度强于远处。归一化的烟气层最高温升和烟气水平流动速度均随排烟速率呈幂指数衰减规律。靠近通道端部开口处的最高温升和水平流动速度衰减得更快;靠近通道端部开口处与远离通道端部开口处的烟气流动速度差异随排烟速率增大而增大。     

高层建筑中利用竖井进行排烟的可行性分析

从理论和模拟两方面论述了利用竖井进行排烟的可行性。研究结果表明,影响竖井排烟效果的主要因素是进入竖井的烟气温度和外部力(包括外界空气的热阻力和竖井壁的粘性力),并且两者对烟气流动的作用相反,前者加快烟气运动,后者减缓烟气运动。最后提出,通过对竖井的合理设计,可以增大热烟气的动压,达到理想的排烟效果。     

连续隧道洞口间烟气扩散特性研究

当上下游隧道的洞口间距较短时,上游隧道的火灾烟气可能扩散至下游隧道,对下游隧道造成影响。采用CFD数值模拟方法建立连续隧道模型,对不同纵向风速、不同火源位置、不同热释放率、不同洞口间距以及不同横向风速下的烟气窜流情况进行模拟分析。结果表明：（1）上游隧道纵向风速的增大将导致烟气往下游隧道方向水平扩散的距离增大,因此,烟气的窜流量增大;（2）火源距离上游隧道出口越远,热释放率越小,上游隧道出口处烟气温度就越低,烟气的水平惯性力上升,更容易窜流至下游隧道;（3）烟气窜流随着洞口间距的增大而不断减弱,当洞口间距足够大时,不会出现烟气窜流的现象;（4）当存在横向风时,洞口间烟气的流动轨迹会发生偏移,并且烟气窜流会随横向风速的增大而减弱。     

地铁列车活塞效应对车站排热风量的影响

为排除列车与铁轨的部分摩擦热和列车空调冷凝热,从而保证隧道内部空气温度和隧道土壤温度维持在正常水平,在地铁车站中往往装有排热装置和活塞风井有效进行通风换气。受隧道壁的限制作用,列车运动会产生活塞效应,活塞效应引起的隧道内部空气速度场和压力场的变化对车站机械排风和自然排风影响很大。本文以某车站为研究对象,运用CFD动网格技术,模拟列车减速进站-靠站-加速离站三个连续工况,分析列车活塞效应对活塞风井通风量和车站机械排风的影响,希望对地铁隧道排热系统的设计提供理论依据。     

自然通风公路隧道火灾试验研究

为了研究设有自然通风口的公路隧道内火灾行为，按隧道原型制作了比例模型。结合实验数据分析了火灾时隧道内烟气传播的速度规律、局部温度与沿程温度的分布规律以及隧道火灾行为下人员逃生的要求；通过比例换算，推算出烟气影响范围、人员逃离速度和通风口最近设计距离。     

纵向风作用下隧道断面尺寸对火灾烟气分层的影响

隧道火灾中较大的纵向风速会破坏火源下游烟气分层,对下游人员逃生不利。然而,维持下游烟气分层的合理风速未知;隧道断面尺寸对烟气分层影响也尚不清楚。利用FDS,对纵向风作用下5个不同断面尺寸隧道内烟气分层规律进行研究。结果发现:Newman无量纲温度比模型适用于宽高比在0.5至3范围内的隧道;维持下游烟气分层的最大风速随隧道宽度增大而增大,而与高度无明显关系;烟气分层与Froude数的关系与隧道断面尺寸相关,造成Hyman模型与FOA-SP模型试验结果无法吻合的原因可能是隧道宽高比的不同;烟气层高度与隧道断面尺寸相关,当风速较大时,宽度的增加会使烟气层出现剧烈波动。