车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究

发布时间：2017-04-22 22:05

  本文关键词：车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济社会发展和土地资源的不断开发和利用,近年来建立的公路隧道数量越来越多。隧道由于其狭长的空间构造特性,一旦发生火灾,烟气将迅速蔓延并且隧道内的温度很高,有毒气体不易扩散而积聚,容易造成大量的人员伤亡和财产损失,同时对于人员疏散和灭火救援也十分不利。近年来国内外发生的的多起重特大隧道火灾引起了社会对于隧道火灾安全的广泛关注。隧道火灾的研究对于预防隧道火灾的发生和减小事故损失有着重要意义。前人关于隧道火灾方面的研究体系已逐渐趋于成熟,已有大量文献研究了隧道的横截面尺寸、隧道纵向坡度、火源功率、火源位置、纵向通风风速对隧道的近火场的火焰倾角、火焰高度、顶棚烟气纵向温度分布、顶棚烟气的最高温度、临界风速的影响,得到了很多经验性的结论。本文通过文献调研发现关于隧道内车辆阻塞效应的研究很有限,目前主要涵盖了障碍物的横截面积变化,障碍物和火源之间的距离变化,以及障碍物阵列形式分布等对隧道内火灾烟气最高温度和临界风速的影响。而实际隧道火灾中,车辆的分布情况多种多样,火源的相对位置也多种多样,而在障碍物影响下,同时改变火源高度和横向火源位置的研究前人并没有涉及。因此本文以此为切入点进行分析,通过数值模拟方法对车辆阻塞效应下的隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度的变化规律进行了研究。主要分两种车辆阻塞效应讨论：1辆车辆阻塞；2辆同车道车辆阻塞。系统研究障碍物存在条件下,火源高度、横向到侧壁的距离以及纵向通风对隧道顶棚下方纵向温度分布和烟气逆流长度的影响。主要结果表明：当隧道存在车辆障碍物阻塞时,空气或者烟气流经的横截面面积变小,局部的风速变大,从而影响了隧道内空气或烟气的流速。两种障碍物阻塞情况下,随着火源高度的增大,顶棚烟气温度也逐渐升高。2个车辆障碍物相比于1个车辆障碍物阻塞的情况顶棚烟气温度更低,主要是由于2个障碍物时局部风速更大,烟气能卷吸更多的新鲜空气,从而降低了顶棚烟气温度。在有纵向通风的隧道中,烟气逆流长度主要受到水平惯性力和强制通风两个作用力的影响。当1个车辆障碍物阻塞在车道中并着火时,烟气逆流长度随着火源高度的升高而增大,此时,水平惯性力在烟气逆流中起主要控制作用；当2个车辆障碍物阻塞在同一车道中,间隔lm,且下游阻塞车辆障碍物为着火车辆时,烟气逆流长度随着火源高度的升高而减小,此时,强制通风在烟气逆流中起主要控制作用。当横向火源距离贴近侧壁时,隧道顶棚烟气平均温度有所上升。这主要是由于火源贴近墙壁,增强的火羽流卷吸空气受限使得未然气体只能移动更远的距离才能燃烧完,因此烟气羽流的温度较大。随着隧道纵向风速的增加,烟气逆流长度逐渐减小。当烟气逆流长度较大时,较小的纵向风速增值就可以使得烟气逆流长度快速减小,而当烟气逆流长度较小时,需要较大的纵向风速增值才能使烟气逆流长度减小。
【关键词】：隧道火灾 车辆阻塞 纵向温度分布 烟气逆流长度 FDS
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U458
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-15
• 1.1.1 隧道火灾发生的原因13-14
• 1.1.2 隧道火灾的特点和影响14-15
• 1.2 研究现状15-18
• 1.2.1 国内外研究现状15-17
• 1.2.2 国内外研究现状的不足17-18
• 1.3 本文的研究内容18
• 1.4 本文的章节安排18-21
• 第二章 数值模拟方法和数值模型21-31
• 2.1 FDS简介21-24
• 2.1.1 流体动力学控制方程21-22
• 2.1.2 紊流流动模型22-23
• 2.1.3 燃烧模型23-24
• 2.1.4 辐射传热模型24
• 2.2 数值模型24-31
• 第三章 车辆阻塞效应下火源高度对烟气温度特性的影响31-51
• 3.1 引言31-33
• 3.2 数值结果分析33-49
• 3.2.1 顶棚烟气最高温度分析33-34
• 3.2.2 局部风速分析34-43
• 3.2.3 纵向温度分析43-49
• 3.3 小结49-51
• 第四章 车辆阻塞效应下火源高度对烟气逆流长度的影响51-57
• 4.1 引言51
• 4.2 数值结果分析51-56
• 4.3 小结56-57
• 第五章 车辆阻塞效应下横向火源位置和纵向风速对烟气特性的影响57-67
• 5.1 引言57-58
• 5.2 数值结果分析58-66
• 5.2.1 横向火源位置对温度特征的影响分析58-60
• 5.2.2 纵向通风速度对烟气逆流长度的影响分析60-66
• 5.3 小结66-67
• 第六章 结论与展望67-71
• 6.1 本文主要工作及结论67-69
• 6.2 本文创新点69
• 6.3 工作展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士学位期间发表论文77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 毛志刚;徐明超;侯永涛;;采用铁路消防阻火封堵车组应对隧道火灾[J];中国铁路;2009年05期

2 刘凤成;牛蕾;;谈高速公路隧道火灾及其应急措施[J];中国应急救援;2009年05期

3 吴尤;孙秀倩;;关于隧道火灾危害及防火对策的研究[J];邢台职业技术学院学报;2011年01期

4 刘志勋;;隧道火灾安全决策初探[J];交通科技;2013年04期

5 陶华;隧道火灾的消防对策[J];消防科技;1997年03期

6 董希琳;朱伟锋;屈立军;;隧道火灾封堵灭火后安全启封时间的计算[J];武警学院学报;1998年01期

7 王铭珍;瑞士阿尔卑斯隧道火灾死亡20人、80人失踪[J];消防技术与产品信息;2001年12期

8 何世家;隧道火灾和隧道防火涂料[J];消防技术与产品信息;2002年05期

9 覃文清,李风;隧道火灾与防范[J];消防科学与技术;2004年01期

10 赵伟,张满可,韩蕾;隧道火灾的排烟实验[J];消防技术与产品信息;2004年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 强健;朱合华;闫治国;姚坚;;隧道火灾的原因分析及预防措施探讨[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年

2 朱合华;方银钢;闫治国;;隧道火灾动态反馈式火情监控及疏散救援技术[A];运营安全与节能环保的隧道及地下空间建设第2届学术研讨会交流报告[C];2011年

3 简贤文;施邦筑;熊光华;黄伯达;黄依慧;谢蕙如;;雪山隧道火灾之紧急应变及防救策略分析[A];第六届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2007年

4 黄治成;;复合排烟模式下隧道火灾热烟气控制参数优化设计[A];2013中国消防协会科学技术年会论文集[C];2013年

5 张卫兵;范启雄;;隧道火灾安全疏散设计研究[A];国家安全地球物理丛书（九）——防灾减灾与国家安全[C];2013年

6 赵红莉;徐志胜;姜学鹏;;隧道火灾温度分布的试验与数值模拟研究[A];中国职业安全健康协会2011年学术年会论文集[C];2011年

7 王军;张旭;;多向风流耦合作用对隧道火灾温度场的影响[A];2008年铁路暖通空调学术年会论文专辑[C];2008年

8 李亚翔;;浅谈高速公路隧道火灾应急救援相关事项[A];经济生活——2012商会经济研讨会论文集（上）[C];2012年

9 王安民;闫治国;朱合华;;隧道火灾场景设计中的横向温度探析[A];运营安全与节能环保的隧道及地下空间暨交通基础设施建设第四届全国学术研讨会论文集[C];2013年

10 席勇;杨贵生;杨满江;;隧道火灾烟气控制数值模拟研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（3）[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 本报记者 乐志伟 本报通讯员 张嵘;如何应对高速公路隧道火灾[N];云南日报;2005年

2 新华社记者 杨骏 杨家国;隧道火灾“烤”问安全设计[N];中国安全生产报;2005年

3 杨骏　杨爱国;法意隧道火灾“烤”问安全设计[N];新华每日电讯;2005年

4 周莉莉 袁松如;隧道火灾机器人[N];中国社会报;2000年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 吴珂;长隧道火灾湍流燃烧模拟及结构防火安全研究[D];浙江大学;2008年

2 张念;高海拔特长铁路隧道火灾燃烧特性与安全疏散研究[D];北京交通大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李兆周;烟囱效应作用下隧道火灾发展特性研究[D];郑州大学;2015年

2 王秀玲;特长铁路隧道火灾应急救援关键技术的研究[D];大连交通大学;2015年

3 孙宁;城市地下交通联系隧道火灾通风网络模拟[D];重庆大学;2015年

4 范梦琳;车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究[D];中国科学技术大学;2016年

5 李志强;公路隧道火灾数值模拟及人员逃生研究[D];长安大学;2011年

6 郭媛媛;隧道火灾烟气流动规律研究及数值模拟分析[D];安徽理工大学;2011年

7 邢艳军;机械排烟下隧道火灾烟气特性的研究[D];北京建筑大学;2013年

8 程小虎;公路隧道火灾一维瞬态数值模拟研究[D];西南交通大学;2007年

9 王树永;高速公路隧道火灾温度场分布规律研究[D];长安大学;2013年

10 李在峥;基于FDS的商界高速公路隧道火灾数值分析[D];长安大学;2011年

  本文关键词：车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：321347