公路隧道火灾烟气流动区域及数值计算长度研究

发布时间：2020-12-14 17:11

　　研究隧道火灾烟气在不同流动区域内各项流动参数的变化规律,确定不同流动区域长度,在此基础上提出隧道火灾数值计算区段长度计算公式,对于完善隧道火灾烟气输运理论体系和优化建模参数设置等方面具有重要的指导意义。本文通过理论分析及数值模拟的方法对公路隧道火灾烟气流动区域及数值计算长度进行研究。主要研究工作及获得的成果如下:(1)研究了公路隧道火灾近火源区域长度。首先通过数值模拟得到隧道顶板下方中心线与侧壁沿程温度数据,提出将“温差梯度小于小于1℃/m”作为近火源区域和远火源区域分界点的划分依据。然后,分别分析了火源功率、隧道断面几何形状和火源几何形状等因素对近火源区长度的影响。最后,建立了耦合火源功率和隧道断面几何形状等影响因素的近火源区长度无量纲预测公式,得出近火源区长度L_n~*与火源功率Q*的2/5次方呈线性增长关系。(2)研究了公路隧道火灾烟气湍流掺混区域长度。首先通过数值模拟得到烟气层厚度数据,分析隧道远火源区域内烟气层形态变化规律,得出远火源区域可划分为两个部分:即一维流动区域和烟气湍流掺混区域。然后,利用Froude数定量表征远火源区内烟气层惯性力与热浮力的关系,明确烟气湍流掺混区... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 公路隧道的发展
        1.1.2 隧道火灾烟气危害性
        1.1.3 隧道火灾烟气流动过程
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 隧道火灾近火源区域长度研究
        1.2.2 隧道火灾烟气湍流掺混区域长度研究
        1.2.3 隧道火灾数值计算区段临界长度研究
    1.3 研究内容
    1.4 研究方案及技术路线
第2章 公路隧道火灾近火源区域长度研究
    2.1 理论分析
        2.1.1 烟气流动过程中速度场与温度场分析
        2.1.2 无量纲分析
    2.2 数值模拟设计
        2.2.1 火灾动力学模拟工具FDS简介
        2.2.2 模拟参数及火灾场景
        2.2.3 模拟网格尺寸分析
        2.2.4 模拟工况设置
    2.3 模拟结果分析与讨论
        2.3.1 火源功率对近火源区长度的影响
        2.3.2 隧道断面形状对近火源区长度的影响
        2.3.3 火源几何形状对近火源区长度的影响
    2.4 本章小结
第3章 公路隧道火灾烟气湍流掺混区域长度研究
    3.1 无量纲分析
    3.2 模型参数及火灾工况设置
        3.2.1 模拟参数及测点设置
        3.2.2 模拟工况设置
    3.3 模拟结果分析与讨论
        3.3.1 远火源区域内不同隧道长度下烟气层沉降情况
        3.3.2 远火源区域烟气层弗洛德数值变化规律分析
        3.3.3 烟气湍流掺混区长度无量纲预测模型
    3.4 本章小结
第4章 公路隧道火灾数值计算区段临界长度研究
    4.1 理论分析
    4.2 模型参数及火灾工况设置
        4.2.1 模拟参数及测点设置
        4.2.2 模拟工况设置
    4.3 模拟结果分析与讨论
        4.3.1 隧道长度变化对烟气质量流量的影响
        4.3.2 隧道长度变化对沿程温度分布的影响
        4.3.3 公路隧道火灾数值计算区段临界长度计算公式
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的成果
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]矿井通风风量测量及误差补偿的仿真研究[J]. 李曼,霍曼.  中国安全科学学报. 2018(05)
[2]我国水下盾构隧道代表性工程与发展趋势（英文）[J]. 肖明清.  隧道建设(中英文). 2018(03)
[3]城市公路隧道火灾近火源区长度的研究[J]. 李垣志,牛国庆,张轩轩.  中国安全生产科学技术. 2017(12)
[4]公路隧道火灾事故统计分析及防灾减灾对策[J]. 赖金星,周慧,程飞,汪珂,冯志华.  隧道建设. 2017(04)
[5]城市地下长直隧道火灾近火源区长度确定[J]. 李炎锋,赵威翰,边江,李俊梅,侯昱晟.  广西大学学报(自然科学版). 2016(04)
[6]我国隧道及地下工程发展现状与展望[J]. 洪开荣.  隧道建设. 2015(02)
[7]公路隧道火灾危害及消防安全对策探析[J]. 赵利程,曹万璞.  武警学院学报. 2014(08)
[8]点式排烟诱导风速对大功率隧道火灾烟气影响数值模拟[J]. 王刚,赵冬.  安全与环境学报. 2013(05)
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[10]纵向风对通道火灾烟气竖向分层特性的影响[J]. 阳东,胡隆华,霍然,蒋亚强,刘帅,祝实.  燃烧科学与技术. 2010(03)

博士论文
[1]隧道内受限火羽流行为特征及竖井自然排烟机理研究[D]. 高子鹤.中国科学技术大学 2016
[2]狭长通道火灾烟气热分层及运动机制研究[D]. 许秦坤.中国科学技术大学 2012
[3]顶部开孔的地铁隧道火灾烟气扩散特性及控制方法[D]. 袁中原.西南交通大学 2012
[4]地铁站火灾烟气流动及通风控制模式研究[D]. 纪杰.中国科学技术大学 2008
[5]隧道火灾烟气蔓延的热物理特性研究[D]. 胡隆华.中国科学技术大学 2006

硕士论文
[1]集中排烟模式下隧道火灾烟气层卷吸行为与特征参数演化研究[D]. 梅凤珠.合肥工业大学 2018
[2]公路隧道防火救灾对策研究[D]. 邓念兵.长安大学 2003



本文编号：2916710