区间隧道纵向射流通风的火灾烟气温度分布规律研究

发布时间：2020-06-22 18:25

【摘要】：地铁区间隧道烟气控制系统是火灾时保障人员安全疏散的必要措施,区间隧道内纵向通风系统通常由车站端隧道风机和隧道中部布置的射流风机组成。目前,对区间隧道纵向通风的研究主要集中在车站端隧道风机形成的纵向风速对烟流的影响,对于隧道中部布置的射流风机对烟流的影响研究较少。由于射流风机出口射流在发展过程中独特的流场分布特性,射流风机与火源的相对位置不同,隧道内烟流的温度分布规律不同。因而需要开展区间隧道内射流风机与火源的相对位置对烟气温度分布规律的影响,以及不同射流出口风速、不同火源功率时隧道内烟气温度分布规律的研究,其研究成果对于指导区间隧道纵向通风系统的工程设计具有重要的理论意义和实用价值。课题组以重庆轨道交通6号线某区段隧道为原型,采用Froude准则搭建比例为1:15的小尺寸模型实验台,模型隧道高0.48m、宽0.32m、长13m,并通过CFX软件以ANSYS ICEM 17.1建立全尺寸模型隧道开展数值模拟计算。采用小尺寸实验和CFX数值模拟相结合的方法,研究火源与射流风机的间距、火源功率、射流风机出口风速对区间隧道烟气温度分布的影响。设计了射流风机与火源间距为5m和3m,火源功率分别为2.92kW、4.31 kW和5.79 kW,射流出口风速在4-12m/s之间取5组速度的小尺寸实验方案。通过小尺寸实验,获得了火源上、下游的隧道顶部温度衰减系数;引入火源上游温度衰减修正系数,提出了适用于火源位于射流风速分布均匀的区域时,火源上游隧道顶部温度衰减模型。CFX数值模拟设计了五组射流风机与火源间距的模拟方案,数值模拟方案中设定车站端隧道风机的纵向风速为2m/s。数值模拟验证了小尺寸实验所提出的火源上游隧道顶部温度衰减模型,并研究了火源位于射流风速分布不均匀的区域时的隧道顶部温度分布特征。实验结果表明,当火源距离射流风机较近时,烟气主要聚集在隧道下部,对火源下游的人员疏散不利。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U458.1
【图文】：

非均匀分布,射流通风系统,流动模式,单元

图 1.1 射流通风系统的单元流动模式Fig. 1.1 Unit flow pattern of jet fan ventilation system射流扩散段是由风机射流出口至射流扩散到整个隧道断面达到气流速度的距离，气流速度在该区段内为非均匀分布。经过射流扩散段后，隧道内速度逐渐趋于稳定，这段压力和速度比较稳定的距离称为压力通风段。其流风机吸入段，由于射流风机的作用，气体速度增大，动压升高，静压值降风机的增压，气流进入第二台风机的射流扩散段，完成了整个射流循环目前区间隧道内的纵向通风系统在火灾烟气控制上主要用于以下两个方）在隧道火灾中产生大于临界风速的纵向风速，来阻止烟气向火源上游逆证火源上游人员的安全疏散。（２）通过多台射流风机串联安装进行“接，将隧道内烟气稀释并排出隧道，防止烟气长时间聚集在隧道内，达到对的保护和人员安全的保障。前人对于隧道火灾纵向通风进行了大量的研究容主要涉及火灾烟气的流动特性、烟气温度分布规律、临界风速、逆流长些研究均是基于风机所产生的纵向风速在隧道断面上分布均匀、风速稳

示意图,烟羽,隧道火灾,示意图

2 隧道火灾温度衰减模型的理论分析2 隧道火灾温度衰减模型的理论分析隧道内发生火灾时，火源上方的空气温度升高，受浮力的影响向隧道卷吸周围的冷空气，形成烟羽流。烟羽流上升到一定高度撞击顶棚，向蔓延；由于隧道侧壁对烟气的限制，烟气的流动很快转变为沿着隧运动过程。因此，隧道内烟气的蔓延可以分为四个阶段[30, 52, 53]：烟羽流上升和撞击顶棚阶段；：径向扩散阶段；I：径向扩散的烟气遇到隧道侧墙阻挡后向纵向蔓延的转化阶段；：径向蔓延阶段。如图 2.1 所示：

【参考文献】