長(zhǎng)大公路隧道火災(zāi)通風(fēng)三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、基于長(zhǎng)大公路隧道在火災(zāi)安全體系研究方面的迫切需要,該文以秦嶺終南山特長(zhǎng)公路隧道為對(duì)象,采用CFD方法對(duì)長(zhǎng)大公路隧道縱向式通風(fēng)控制火災(zāi)煙流的問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬研究.依據(jù)火災(zāi)過(guò)程中狀態(tài)參數(shù)變化所遵循的基本守恒定律及化學(xué)反應(yīng)定律,建立了隧道火災(zāi)煙氣流動(dòng)的三維數(shù)學(xué)模型,即用連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程及氣體組分方程描述氣流流動(dòng)狀態(tài),其中湍流模型采用浮力修正的κ-ε模型.以有限體積法為基礎(chǔ),對(duì)該模型的控制微分方程進(jìn)行離散化處理,采用SIMPLE

2、算法進(jìn)行求解,并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與秦嶺終南山特長(zhǎng)公路隧道火災(zāi)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了該文所建火災(zāi)模型的合理性和有效性.在此基礎(chǔ)上,將模型運(yùn)用到了秦嶺終南山特長(zhǎng)公路隧道的火災(zāi)預(yù)測(cè)研究中.對(duì)隧道內(nèi)的火災(zāi)狀況進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)模擬計(jì)算,計(jì)算工況不僅考慮通風(fēng)風(fēng)速的變化,而且還對(duì)沿隧道上坡方向和下坡方向通風(fēng)的情況進(jìn)行了模擬分析.通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的詳細(xì)深入分析,從中總結(jié)出了火災(zāi)煙流速度、溫度和濃度的分布特征及其隨通風(fēng)條件的變化規(guī)律,以及火災(zāi)期間隧道內(nèi)

3、的熱傳遞過(guò)程;討論了隧道坡度對(duì)煙流分布的影響;提出了隧道橫斷面幾何構(gòu)造對(duì)隧道內(nèi)溫度分布的影響,對(duì)中國(guó)的火災(zāi)實(shí)驗(yàn)研究和隧道斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給出了建議.針對(duì)該隧道防災(zāi)設(shè)計(jì),建議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須加強(qiáng)隧道上部建筑材料的耐火等級(jí),且對(duì)安設(shè)在頂部的通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行耐火和高溫防護(hù);而底部墻角適宜有關(guān)設(shè)施的布置和埋設(shè).研究成果表明,所建立的隧道火災(zāi)三維模擬模型計(jì)算參數(shù)較全面,能給出較完整的信息,對(duì)于中國(guó)進(jìn)文中研究成果不但為秦嶺公路隧道的防災(zāi)救災(zāi)預(yù)案的制定提供直接