针对于城市地下隧道火灾的多尺度模拟方案研究

发布时间：2019-09-29 07:00

【摘要】：随着我国经济的快速发展，已经拥挤不堪的城市交通将会遇到更加巨大的运输需求瓶颈。为了使得城市交通发挥有效的经济催化剂作用，发展城市地下交通形势成为必须的趋势。除了地铁、长直城市隧道等已经广泛使用的地下交通形式之外，城市环形隧道与城市地下立交工程等新型地下交通隧道形式出现在我们的生活中。而伴随着该种新型而又复杂的地下交通形式的建设，一系列复杂的火灾隐患也暴露了出来。通常所使用的火灾研究方法有两种：数值模拟和实验研究。其中对于难以制作实验模型台的情况，软件模拟就是主要研究手段。软件模拟有三种模型，分别为网络模型、区域模型和场模型。现阶段使用最多的是场模型，场模型可以在合理的误差范围内预测全局火灾情况。然后前人超过90%的工作都在关注回流的发生而忽略了整个排烟系统的运作与效用。实际上，大多数情况下模拟的边界条件都是由粗略的估计或者冷烟实验确定的，而这些数据都不能作为评估火灾系统运作的基础数据。所以对于城市地下隧道这种规模大，系统复杂的工程，仅仅通过场模型模拟研究近火源位置的情况，并不能实现良好的模拟精度，也不能评估整体系统的运行情况。因此，多尺度的模拟方案就是研究城市地下隧道火灾研究的一个可行方案。火源附近的流场存在复杂的三维掺混流动，温度和速度的变化率都很大。所以该区域只能使用场模型才能得到详细的参数。然而，在远离火源的一定距离外或者在远离风机的一定范围外，流场分层，变为明显的一维流态。可以采用一维的网络模型，同时也能通过网络模型结果给场模型赋值，并一同评估整体系统方案。本文将主要研究场网模拟交界面的位置和用于数据交互的场模型数据精确度问题。因为涉及到模型之间的数据交换，场模型结果的精确度要求较高，本文将主要通过不同网格的对比验证，确定适合于多尺度模拟的场模型网格精度。本文将根据流场的充分发展特性来确定不同模型之间的交界面位置。并根据以上研究结果编制多尺度预测软件，通过隧道的数据输入，能够自动生成隧道的模型研究方案。并提供软件其他数据端口，作为再开发端口。本文确定了适合于多尺度模拟的场模型精度要高于传统场模型精度，同时明确了长直隧道、曲线隧道和分岔隧道的多尺度分界点。并研发了两个版本的多尺度预测软件TSAS。可以作为他人对于城市地下隧道模拟研究方案的依据。
【图文】：

中关村西区,立交工程,城市交通,城市隧道

第 1 章绪论快速发展，已经拥挤不堪的城市交通将会遇效地发挥城市交通的经济催化剂作用，进行趋势。除了地铁、长直城市隧道等已经广泛隧道与城市地下立交工程等新型地下交通形地下交通方式，地下立交工程与城市环形隧线在跨江越海方面遇到的限制的同时，还可周围环境的影响[1]。例如，在北京，中关村合开发利用系统，作为国内首例超大规模系区域的立体交通形式的建立。目前来说，城综合道路的重要组成部分，其建设数量和规

多尺度模型

北京工业大学工学硕士学位论文以全方面的考量火灾与系统运行情况以及相互的影响。无论采用哪种模拟方法，都存在一个很重要的问题就是需要对 CFD NF 区域长度进行研究。因为 CFD 模拟精度将会决定模拟数值交换性，而两种模型的边界位置必须处于流动已经充分发展、温度梯度与小的情况下。而本章就会对这两个方面进行详细研究说明。网格尺寸对于场模型结果精确度的影响多尺度模拟因为涉及到至少两个模型、至少两种不同的网格以及至少为涉及信息交互，网格的精确度要求就是第一位的。所以研究的第要确定能够满足要求的 NF 区域的网格尺寸。多尺度模拟的模式如下图所示：
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U458

【参考文献】