半横向通风隧道火灾非排烟区最高温度模型与排烟特性研究

发布时间：2017-10-14 07:24

  本文关键词：半横向通风隧道火灾非排烟区最高温度模型与排烟特性研究

  更多相关文章： 隧道火灾 半横向通风系统 数值模拟 温度分布 排烟效果

【摘要】：随着交通事业的发展,近年来,隧道火灾事故频频发生,而且常因得不到有效的控制,造成隧道内人身财产安全重大损失。据统计表明隧道火灾中造成人员伤亡的主要因素是不完全燃烧产生的有毒烟气。因此,本文在充分调研国内外通风排烟系统的优缺点基础上,针对半横向通风系统在隧道火灾通风排烟中的特点,采用理论分析与数值模拟相结合的方法对半横向通风隧道温度分布与排烟特性进行模拟研究。半横向通风系统中排烟速率是抑制烟气蔓延的重要参数。本文运用数值模拟方法相结合的方法研究不同排烟速率下隧道火灾拱顶最高温度分布规律。结果表明无排烟时隧道拱顶温度分布可分为两个区域:火源顶部附近高温区域与距离火源一定距离后烟气温度缓慢衰减的一维自由蔓延区域,并结合以往研究分析以及模拟结果得到无排烟时隧道内拱顶温度衰减公式。烟气蔓延距离随排烟速率变化可分为三个阶段:排热阶段、烟气回流抑制阶段以及完全排烟阶段。针对排烟口后方的人员逃生区域,结合模拟结果与无量纲分析提出了与火源功率、排烟速率相关的最高烟气温度预测模型。根据隧道火灾随机性特点,研究了不同火源横向分布时拱顶最高温度分布规律。主要分析了由于隧道壁面的限制作用,而引起的隧道拱顶烟气最高温度的变化。同时研究了半横向通风下排烟口布置对火灾烟气排烟效果的影响,分析了不同火源、排烟口横向布置下烟气浓度分布规律。由于隧道通常具有一定坡度,坡度隧道中火灾烟气蔓延规律在上下坡方向有所不同。本文对坡度隧道火灾进行大量数值模拟得到其合理排烟策略,研究了烟气回流距离与风机排烟热效率。结果表明当隧道坡度增加至1.5%时可采用单侧排烟。由于烟囱效应的持续增强,坡度增加到3%时,仅靠半横向通风已无法抑制烟气回流,应采用纵向通风与半横向通风相结合的通风方式。以上研究结果可为隧道火灾通风排烟设计以及火灾救援预案制定提供一定的指导。
【关键词】：隧道火灾 半横向通风系统 数值模拟 温度分布 排烟效果
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U458
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题背景与意义10-11
• 1.2 隧道通风排烟系统11-14
• 1.3 国内外研究现状14-17
• 1.4 本文研究目的与内容17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 基于FDS隧道火灾模拟19-28
• 2.1 数值模拟方法19-20
• 2.2 FDS数值模拟方法20-22
• 2.2.1 FDS简介20-21
• 2.2.2 FDS控制方程21-22
• 2.3 基于FDS编程建模22-25
• 2.3.1 网格与物理模型建立22
• 2.3.2 湍流燃烧模型22-23
• 2.3.3 边界条件23-25
• 2.4 FDS模拟可靠性验证25-27
• 2.4.1 网格划分25
• 2.4.2 FDS隧道火灾模拟25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 非排烟区拱顶最高温度模型28-39
• 3.1 理论分析28-29
• 3.1.1 无排烟隧道烟气温度衰减模型研究28-29
• 3.1.2 半横向通风烟气温度无量纲分析29
• 3.2 数值模拟29-31
• 3.2.1 隧道模型29-30
• 3.2.2 模拟工况30-31
• 3.3 无排烟时隧道拱顶烟气温度分布31-33
• 3.4 非排烟区烟气温度分布33-35
• 3.5 非排烟区最高温度预测35-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 火源与排烟口位置对烟气温度分布与排烟效果影响39-50
• 4.1 不同火源位置烟气最高温度39-45
• 4.1.1 理论分析39-40
• 4.1.2 数值模拟40-41
• 4.1.3 拱顶烟气最高温度41-44
• 4.1.4 烟气温度纵向分布44-45
• 4.2 火源与排烟口横向分布对排烟效果的影响45-49
• 4.2.1 数值模拟45-46
• 4.2.2 火源位置对排烟效果影响46-48
• 4.2.3 排烟口位置对排烟效果影响48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 坡度隧道火灾通风排烟研究50-61
• 5.1 烟囱效应50-51
• 5.2 数值模拟51-52
• 5.2.1 数值物理模型51
• 5.2.2 边界条件51
• 5.2.3 模拟工况51-52
• 5.3 结果与分析52-60
• 5.3.1 无排烟时坡度对隧道火灾烟气蔓延影响52-55
• 5.3.2 坡度隧道不同排烟策略烟气控制效果55-59
• 5.3.3 半横向坡度隧道风机排烟热效率研究59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 结论与展望61-64
• 主要结论61-62
• 不足与展望62-64
• 参考文献64-70
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果70-71
• 致谢71-72
• 附表72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 梁园;冯炼;;半横向通风方式下公路隧道火灾数值模拟[J];地下空间与工程学报;2008年01期

2 任锐;谢永利;楼慧元;;半横向通风方式隧道内污染物分布的数值仿真[J];防灾减灾工程学报;2011年01期

3 冯炼;梁园;常莉;;不同竖井送排风方式下半横向通风隧道火灾特性与烟气发展规律研究[J];安全与环境学报;2008年03期

4 王亚琼;谢永利;刘洪洲;任锐;;海底隧道半横向通风孔物理模型试验[J];中国公路学报;2010年03期

5 任锐;谢永利;;海底隧道半横向通风方式模型试验与数值仿真[J];长安大学学报(自然科学版);2011年01期

6 殷建伟;;半横向通风在西藏南路越江隧道中的应用[J];中国市政工程;2009年05期

7 张祉道;韩斌;;低等级公路特长隧道半横向通风应用与探讨——九寨仙境隧道通风设计[J];现代隧道技术;2008年05期

8 胡振瀛;朱可善;朱作荣;;重庆地下交通的发展途径[J];地下空间;1990年03期

9 叶蔚;张旭;;基于改进的CFK方程的隧道CO浓度限值的研究[J];铁道标准设计;2010年S2期

10 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 叶蔚;张旭;;基于改进的CFK方程的隧道半横向通风CO浓度限值的讨论[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 记者 马雯 通讯员 蔡敏之;在短暂的黑暗中自由呼吸[N];各界导报;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 邱永海;半横向通风隧道火灾非排烟区最高温度模型与排烟特性研究[D];华南理工大学;2016年

2 田沛哲;二郎山半横向通风公路隧道的火灾控制研究[D];北京工业大学;2002年

3 宁军;港珠澳大桥海底隧道半横向通风网络优化研究[D];长安大学;2010年

，

本文编号：1029756