水下V形坡隧道火灾烟气温度与流动特性研究
发布时间：2023-01-08 15:10
水下隧道坡度大、坡形为特殊的V形坡,导致隧道内的烟气运动更为复杂,烟气控制更加困难。采用数值模拟和理论分析的方法对水下V形坡隧道内的烟气温度分布及蔓延特性开展研究,得到了水下V形坡隧道合理控制烟气的关键性参数。主要研究工作及成果如下:（1）建立了自然通风条件下V形坡隧道顶棚下方烟气温度纵向衰减预测公式。通过数值模拟获得不同坡形隧道内的温度及流速分布,结果发现V形坡隧道的烟气温度衰减速度介于单坡度隧道上下游之间,利用量纲分析得出V形坡隧道的无量纲温升参数服从指数函数分布,与无量纲火源功率呈0.6次方的指数关系,与隧道坡度存在一定的非线性关系。（2）阐明了火源位置对V形坡隧道双坡耦合作用下烟气竞争的影响机理。通过数值模拟及理论分析得出烟气从火源侧隧道端口排出,大量空气从非火源侧端口流入,结合烟气蔓延长度及质量流量分布,隧道内的烟气运动可分为双坡控制区、过渡区、单坡控制区,火源距变坡点的高度大于2.1m时,烟气运动处于单坡控制区;过渡区时火源侧排出的烟气质量流量最大,无量纲质量流量与无量纲火源功率的0.3次方成正比,与隧道坡度成正比。（3）构建了双坡耦合作用下V形坡隧道的临界风速计算公式。利...
【文章页数】：58 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 隧道火灾危险性
1.1.2 水下隧道的火灾特性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道火灾烟气温度特性研究
1.2.2 隧道火灾烟气蔓延特性研究
1.2.3 隧道火灾烟气控制研究
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第2章 V形坡隧道烟气温度纵向衰减研究
2.1 数值模拟
2.1.1 FDS简介
2.1.2 模型建立及火灾场景设置
2.1.3 网格独立性分析
2.2 模拟结果与讨论
2.2.1 隧道内的烟气运动与流速分布
2.2.2 隧道内的温度分布情况
2.2.3 烟气温度纵向衰减预测模型
2.3 本章小结
第3章 V形坡隧道竞争效应对烟气特性的影响
3.1 模型建立及火灾场景设置
3.2 模拟结果与讨论
3.2.1 不同坡形隧道内的烟气运动差异
3.2.2 烟气逆流长度及临界位置点
3.2.3 V形坡隧道竞争效应对烟气运动的影响
3.3 本章小结
第4章 火源位置对V形坡隧道临界风速影响研究
4.1 模型建立及火灾场景设置
4.2 模拟结果与讨论
4.2.1 火源位置对不同坡形隧道的烟气运动影响
4.2.2 不同坡形隧道内的温度分布规律
4.2.3 不同坡形隧道的临界风速分析
4.3 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
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]水下铁路隧道V形坡对烟气竞争效应的影响[J]. 姜学鹏,廖湘娟,景安. 中国铁道科学. 2019(01)
[2]人字坡山岭隧道火灾顶板下方烟气最高温度的研究[J]. 姜学鹏,廖湘娟,何振华. 安全与环境学报. 2018(03)
[3]坡度对疏散影响的试验研究[J]. 汤雪飞,季经纬,谢信亮,王留杰. 消防科学与技术. 2017(11)
[4]大坡度隧道临界风速的数值模拟和实验研究[J]. 李俊梅,许鹏,李炎锋,黄宗浩,田洋,赵宇航. 北京工业大学学报. 2017(11)
[5]铁路隧道横通道临界风速研究[J]. 姜学鹏,张剑高,何超,王洁. 中国铁道科学. 2017(04)
[6]城市水下道路隧道火灾原因及统计分析[J]. 王林峰. 城市道桥与防洪. 2017(04)
[7]水下隧道火灾隐患分析及防范策略[J]. 骆晶. 消防技术与产品信息. 2017(04)
[8]纵向通风下不同坡形隧道火灾烟气温度分布特性研究[J]. 王玉锁,冯高飞,吴浩,王涛,李正辉,孙春华,刘小刚. 隧道建设. 2016(11)
[9]隧道阻塞比对临界风速影响的模型试验研究[J]. 姜学鹏,张剑高,丁玉洁. 中国铁道科学. 2015(04)
[10]吸取晋济高速岩后隧道“3·1”事故教训[J]. 韩颖. 劳动保护. 2014(07)
博士论文
[1]纵向通风与顶棚集中排烟作用下隧道火灾顶棚射流行为特性研究[D]. 陈龙飞.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]隧道火灾烟气的温度特征与纵向通风控制研究[D]. 李立明.中国科学技术大学 2012
[4]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]坡度对特长公路隧道火灾烟气蔓延特性影响研究[D]. 彭锦志.中南大学 2011
本文编号：3728695
【文章页数】：58 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 隧道火灾危险性
1.1.2 水下隧道的火灾特性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道火灾烟气温度特性研究
1.2.2 隧道火灾烟气蔓延特性研究
1.2.3 隧道火灾烟气控制研究
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第2章 V形坡隧道烟气温度纵向衰减研究
2.1 数值模拟
2.1.1 FDS简介
2.1.2 模型建立及火灾场景设置
2.1.3 网格独立性分析
2.2 模拟结果与讨论
2.2.1 隧道内的烟气运动与流速分布
2.2.2 隧道内的温度分布情况
2.2.3 烟气温度纵向衰减预测模型
2.3 本章小结
第3章 V形坡隧道竞争效应对烟气特性的影响
3.1 模型建立及火灾场景设置
3.2 模拟结果与讨论
3.2.1 不同坡形隧道内的烟气运动差异
3.2.2 烟气逆流长度及临界位置点
3.2.3 V形坡隧道竞争效应对烟气运动的影响
3.3 本章小结
第4章 火源位置对V形坡隧道临界风速影响研究
4.1 模型建立及火灾场景设置
4.2 模拟结果与讨论
4.2.1 火源位置对不同坡形隧道的烟气运动影响
4.2.2 不同坡形隧道内的温度分布规律
4.2.3 不同坡形隧道的临界风速分析
4.3 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
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]水下铁路隧道V形坡对烟气竞争效应的影响[J]. 姜学鹏,廖湘娟,景安. 中国铁道科学. 2019(01)
[2]人字坡山岭隧道火灾顶板下方烟气最高温度的研究[J]. 姜学鹏,廖湘娟,何振华. 安全与环境学报. 2018(03)
[3]坡度对疏散影响的试验研究[J]. 汤雪飞,季经纬,谢信亮,王留杰. 消防科学与技术. 2017(11)
[4]大坡度隧道临界风速的数值模拟和实验研究[J]. 李俊梅,许鹏,李炎锋,黄宗浩,田洋,赵宇航. 北京工业大学学报. 2017(11)
[5]铁路隧道横通道临界风速研究[J]. 姜学鹏,张剑高,何超,王洁. 中国铁道科学. 2017(04)
[6]城市水下道路隧道火灾原因及统计分析[J]. 王林峰. 城市道桥与防洪. 2017(04)
[7]水下隧道火灾隐患分析及防范策略[J]. 骆晶. 消防技术与产品信息. 2017(04)
[8]纵向通风下不同坡形隧道火灾烟气温度分布特性研究[J]. 王玉锁,冯高飞,吴浩,王涛,李正辉,孙春华,刘小刚. 隧道建设. 2016(11)
[9]隧道阻塞比对临界风速影响的模型试验研究[J]. 姜学鹏,张剑高,丁玉洁. 中国铁道科学. 2015(04)
[10]吸取晋济高速岩后隧道“3·1”事故教训[J]. 韩颖. 劳动保护. 2014(07)
博士论文
[1]纵向通风与顶棚集中排烟作用下隧道火灾顶棚射流行为特性研究[D]. 陈龙飞.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]隧道火灾烟气的温度特征与纵向通风控制研究[D]. 李立明.中国科学技术大学 2012
[4]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]坡度对特长公路隧道火灾烟气蔓延特性影响研究[D]. 彭锦志.中南大学 2011
本文编号：3728695
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3728695.html
