水下大斷面公路隧道水霧作用下火災煙氣特性研究.pdf

1、隨著經濟的不斷發(fā)展和技術的日益進步，一大批“超長化”、“大斷面”的跨江海水下隧道開始動工建設并陸續(xù)投入使用。隧道在為生活帶來便利的同時，其火災隱患更加不容忽視。為了滿足對隧道火災防治的要求，水霧滅火系統(tǒng)以其清潔、高效等特點開始在水下隧道中逐漸應用，但目前關于隧道內水霧滅火特性以及水霧作用下溫度場分布規(guī)律的研究仍然相對較少?；谇叭搜芯抗ぷ鞯牟蛔?，本文自行設計并搭建了水霧滅火-集中排煙-兩側供風協(xié)同作用下隧道火災實驗平臺，本文以柴油池火為

2、研究對象，采用小尺寸實驗為主、數(shù)值模擬技術為輔的研究方法，對于水霧作用下隧道溫度場分布規(guī)律、水霧滅火特性與強化作用、水霧-通風協(xié)同作用下火災煙氣特性等方面進行了研究，主要研究成果如下:
　　(1)隧道火源近域（相對）和火源遠域（相對）豎向溫度變化按照高度不同可分為溫度線性衰減區(qū)域和溫度相對穩(wěn)定區(qū)域;同時靠近隧道出口處受到內外壓差和溫度差的影響，其豎向煙氣溫度為下降-上升-下降的三階段變化過程;無水霧條件和非控火水霧作用下隧道頂棚溫

3、度縱向變化遵循自火源正上方向左右兩側呈現(xiàn)自然指數(shù)衰減規(guī)律;控火水霧和短時滅火水霧作用下頂棚溫度呈現(xiàn)分段衰減規(guī)律;
　　(2)隨著水霧噴嘴壓力的增大，隧道火災燃燒時間不斷減小，當超過臨界滅火壓力時可以實現(xiàn)短時滅火;在預燃時間小于臨界預燃時間時，水霧滅火時間隨預燃時間先減小后增大;在預燃時間超過臨界預燃時間時水霧滅火時間隨著預燃時間的增大而顯著增大，至某一值時短時滅火失效;此外數(shù)值模擬不同噴嘴特征參數(shù)下水霧降溫效果:第一級粒徑水霧＞第

4、二級粒徑水霧＞第三級粒徑水霧;實心錐水霧＞空心錐水霧;霧化夾角30°＞霧化夾角60°＞霧化夾角90°＞霧化夾角120°;
　　(3)只有噴嘴壓力超過某一臨界值時才會出現(xiàn)火焰強化作用;水霧對于火焰的強化作用分為瞬間弱度強化、間斷中度強化和連續(xù)強度強化三種程度，隨著預燃時間的增大，火焰強化程度不斷升級，其火災危險性逐漸升高，膨脹性火焰、爆炸性火焰擴張范圍持續(xù)時間也不斷加大;
　　(4)水霧-通風協(xié)同作用下羽流受到水霧豎向作用和通