阻塞效应对有、无坡隧道火灾临界风速及温度特性的影响研究

发布时间：2019-05-15 10:26

【摘要】：随着地铁工程在我国大规模的建设,其潜在的危害性也应得到足够的重视,尤其是地铁区间隧道一旦发生火灾,极易造成群死群伤事故及重大经济损失。目前关于隧道火灾的临界风速以及温度特性的研究主要集中于无堵塞以及无坡度的情况,而实际中,坡度以及堵塞情况的影响不可忽略。调研大量国内外文献资料之后,发现已有的研究对坡度以及堵塞情况对隧道火灾的影响研究尚不多见,因此本文就此展开研究。本文以某一地铁区间隧道为原型,设计了1:10的缩尺模型实验台,进行了无堵塞以及有堵塞情况下的临界风速以及隧道火灾温度特性的实验研究。并采用FDS数值模拟软件对实验工况进行了仿真,模拟结果与实测值吻合度较好,为开展同时带有坡度以及堵塞情况下的隧道火灾数值模拟奠定了基础。接着,本文首先基于无堵塞的情况下的临界风速的实验数据得到了无量纲临界风速计算公式,在其基础上又探讨了堵塞情况的影响,找到了可考虑堵塞情况影响的临界风速计算公式。然后,通过大量工况条件下的数值模拟数据对坡度效应下的临界风速计算公式进行了修正,并探讨了坡度以及堵塞情况复合影响下的临界风速变化规律。最后对广泛使用的Kennedy公式进行了无堵塞以及堵塞情况下的与修正。根据无堵塞情况下的实验数据对现有的隧道顶棚最高温度计算模型进行了验证,并通过数值仿真就堵塞情况对拱顶最高温度的影响进行了探讨,提出了堵塞情况下的拱顶最高温度计算公式,该计算式预测值与本文以及其他小尺寸实验数据吻合较好。进一步通过数值模拟就坡度效应作用下的拱顶最高温度计算模型进行了修正,对隧道火灾温度衰减理论模型进行了验证,随后采用实验数据对其进行了堵塞情况影响的修正,还采用数值模拟数据对隧道火灾温度衰减理论模型进行了坡度修正,发现以上修正均与数值模拟数据以及实验数据相吻合。最后对拱顶最高温度位置进行了讨论,并采用模型实验数据对现有的模型进行了对比讨论,最后采用堵塞情况下的温度实验数据对隧道火灾最高温度位置进行了堵塞情况的影响分析,并提出采用局部水力直径作为计算模型的特征尺寸的思想,通过该思想修正后的堵塞情况下的实验数据密集度高,具有很好的拟合性。
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【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U458;U231.96

【参考文献】

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本文编号：2477431