公路隧道火災中縱向風對燃燒及煙氣流動影響的研究.pdf

1、隧道在給人們帶來便利交通的同時，也給火災防治帶來了許多新問題。與一般建筑相比，由于外界環(huán)境和隧道自身結構的原因，隧道內始終存在縱向風，當防排煙設備開啟后，這種作用更加明顯。因此，研究縱向風作用下的隧道火災特性具有重要意義。本文通過燃燒風洞等小尺寸實驗、高速公路隧道全尺寸實驗以及FDS數(shù)值模擬，研究了縱向風作用下隧道內池火的燃燒速率、隧道拱頂?shù)臏囟葓鎏匦约皩馂奶綔y的影響，射流風機作用下的隧道流場特性，以及典型主輔雙洞隧道的排煙控制策略，

2、主要工作包括： 在燃燒風洞內開展了不同縱向風速下油池火燃燒特性的小尺寸試驗，定量揭示了縱向風對汽油池火燃燒速率的加速效應。油池火是最常見的火災燃燒形式，其燃燒速率不僅能表示油池火燃燒的快慢，同時也是對火焰高度、火焰溫度以及對火焰對周圍的熱輻射分布等起決定作用的參數(shù)。在隧道內縱向風的作用下，油池火的燃燒速率會受到較大的影響。試驗中通過改變縱向風速、油池火尺寸、油池火燃料種類，測量了不同水平風速下各種尺寸油池火的燃燒速率；結果表明，

3、在一定的縱向風范圍內，隨風速的增大，工業(yè)酒精池火的燃燒速率先降低后增大，而汽油池火的燃燒速率則隨風速線性單調增大，同時發(fā)現(xiàn)，方形汽油池火燃燒速率隨風速的增長速率與其邊長呈冪指數(shù)關系。 目前的研究結果表明，Hitoshi Kurioka等人由小尺寸試驗得出的隧道頂部最高溫度預測模型可以用于真實隧道之中。然而，此模型僅能預測縱向風作用下的拱項最高溫度值，對火災發(fā)展初期拱頂溫度的變化規(guī)律無法預測。本文通過對小尺寸模擬試驗和全尺寸試驗中

4、火源上方拱項區(qū)域溫度數(shù)據(jù)的分析，得出了其溫升速率與無量綱數(shù)Fr以及無量綱火源功率Q*成冪函數(shù)關系的結論。另外，還將全尺寸試驗中測得的火源上方拱頂區(qū)溫度數(shù)據(jù)用于隧道火災感溫探測器報警閾值的設定建議之中。 綜合考慮了橫洞效應，揭示了隧道射流作用下的隧道內氣流特征。射流風機是隧道內最常見的煙氣控制設備，按照現(xiàn)行的消防控制方式，只要發(fā)生隧道火災，射流風機就應立即啟動。本文通過數(shù)值模擬的方法研究了射流風機啟動后風機附近的流場，以及對火源附

5、近煙氣層穩(wěn)定性和相鄰隧道流場等的影響。隨后結合數(shù)值模擬的結果，提出了隧道火災發(fā)生時不應該開啟離火源較近的射流風機，也不應該在火災初期開啟火源下游的射流風機排煙，以免破壞隧道內火災煙氣層的穩(wěn)定性，影響隧道內人員的安全疏散；另外，對于通過橫洞相連的雙洞隧道，在排煙時要合理利用橫洞，不要因橫洞而在排煙時發(fā)生“短路”。很多公路隧道具有主輔雙洞，輔洞一般情況下被設計為緊急情況時車輛和人員的逃生通道，如何保證人員在疏散過程中的安全顯得尤為重要。本文