地铁隧道中运动列车内部火灾烟气蔓延规律研究

发布时间：2020-05-31 21:42

【摘要】：地铁由于其载客量大、环境相对封闭、排热排烟困难,一旦发生火灾极易造成严重危害,国内外对地铁火灾特别是隧道火灾安全问题开展了大量研究。在有关地铁隧道火灾的既有研究中,目前主要考虑隧道内设备设施着火、列车着火滞留、列车着火后继续运动等场景,并设置整体火源进行烟气分析;而对于隧道中运行列车的车厢内部火灾问题的研究则非常少。为此,本文以车厢内部火源随列车继续运动的场景为研究对象,通过理论分析和数值模拟计算,探讨了隧道中运动列车车厢内部火灾的烟气蔓延规律,分析了列车运行速度、车厢通风排烟参数以及车厢长度等因素对烟气运动过程的影响。具体研究内容包括:1)分析了列车在隧道内运动的活塞风效应及车厢顶部开口对车厢内部进、排风及车内气流组织的影响,验证了列车运动数值模拟的正确性;2)分析了车厢内部行李发生火灾,列车运行速度和车厢内通风排烟模式对车厢内部烟气流动过程的影响。给出了车厢内外的速度场、温度场以及烟气浓度随时间的变化规律以及监测点的温度、烟气浓度与列车运行速度之间的关系,确定了相对优化的通风模式;3)通过对比火源相同条件下,三节车厢和单节车厢内的中心火源火灾的监测点温度及烟气浓度,分析了列车长度对车厢内部火灾烟气蔓延的影响。需要指出的是,在上述计算中,列车运动包括加速、匀速、减速、静止等四个阶段,采用滑移网格方法和C语言编写的UDF代码实现其模拟;车厢行李火灾采用体积热源模型进行模拟。考虑最不利情况,设定火灾在车厢刚完成加速阶段就发生且快速增长,其热释放速率在车厢运行到隧道中部时达到最大。研究结果表明:活塞风通过列车车厢顶部开口对车内气流有较为明显的影响;运动车厢内部发生火灾后,车内温度随着时间不断升高,呈不对称分布,车厢尾部的温度总体上远大于车厢前部的温度;车厢内监测点的温度和烟气浓度随车速的越大呈二次曲线关系减小;采用侧向风扇关闭,车厢尾部风扇向上,车厢前部风扇向下的排烟模式时,车厢内的烟气能更加及时的排出车厢;相比于单节车厢,三节车厢内与火源相对位置相同的测点温度以及烟气浓度都大幅度降低。本课题的研究对列车车厢发生火灾后的人员疏散策略及车厢通风排烟系统的设计具有一定的参考价值和指导意义。
【图文】：

过程图,火灾发展,过程,热释放速率

图２－１火灾发展过程逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｆｉｒｅ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ逡逑在火源的初期增长阶段，火源面积很小，室内燃烧和敞开环境燃烧区别不火区的持续发展取决于房间的通风状况，室内的温度还不高。火区继续增达轰燃阶段，意味着火灾转入充分发展阶段；充分发展阶段燃烧相对稳定通风控制着；当可燃物持续消耗，热释放速率持续减弱时就到达了衰退阶火焰渐渐熄灭。逡逑．２火灾热释放速率模型逡逑火灾的热释放速率是表征火灾危害性的重要参数，代表了放热随时间，热释放速率的大小对火灾温度高低和烟气产出速率有重要的影响。在实，火灾的热释放速率受到多种因素的影响。例如燃烧物的种类，燃烧的完。有些家具和可燃材料的热释放速率可以通过热释放曲线得到［４９１。国内上，，Ｐ、Ｍ

流程图,离散方式,数值解法,计算流体力学技术

火灾实验数据较为可靠，但是花销巨大，，并有一定的危险性，随着近些年计算逡逑机技术的提升，以及计算流体力学技术的崛起，使用计算机进行数值模拟越来越被逡逑更多的学者所采用。ＣＦＤ中常见的求解流程图如图２－２所示：逡逑１０逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U231.96;U453.5

【参考文献】