基于FDS的公路隧道火灾通风研究

发布时间：2020-07-05 09:57

【摘要】：火灾是公路隧道安全运营最大的威胁之一,火灾不仅会对隧道结构造成破坏,而且威胁着人们的生命财产安全,近年来国内外的隧道火灾事故就是沉痛的教训。通风控制作为隧道火灾救援的关键环节之一,直接影响火灾的发展趋势和危害后果,本文以秦岭Ⅰ号隧道(上行线)为依托工程,针对单通风井纵向通风型隧道的火灾通风进行研究。本文利用计算流体力学数值模拟技术,选用FDS软件以秦岭Ⅰ号隧道(上行线)为对象建立局部隧道模型,模拟最大热释放率为30MW的火灾,结合隧道内不同大小纵向风对火灾的影响,以及隧道火灾通风中常见的不利状况,设计5种工况进行模拟和分析,包括:模拟在不同纵向风状态下的隧道火灾,观测烟气扩散的规律,得出火灾的临界风速值;模拟在无纵向风、较小纵向风、临界风速状态下的隧道火灾,获取隧道内温度场和烟气场的变化规律,得出其对人员疏散、隧道结构、火灾救援的影响;在通风井通风排烟模式下,模拟排风道在不同风速状态下的通风排烟,观测排风道的排烟效果,并给出排风道排烟的建议风速值。当隧道发生火灾时,通常会遇到火灾规模难以判别、射流风机开启滞后和自然风干扰的不利状况,对上述不利状况分别设计工况进行模拟,通过对模拟结果的分析,得出以上不利状况对人员疏散、隧道结构、火灾救援的影响。结合以上研究结果,将火灾救援划分为安全疏散阶段和灭火救援阶段,综合考虑自然通风力、交通通风力、烟流阻力、风机对火灾通风的作用,通过分析,给出适用于秦岭Ⅰ号隧道(上行线)在各阶段的风机控制策略,也可为同类型隧道的火灾通风提供借鉴。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U453.5
【图文】：

效果图,通风井,风道,隧道

图 1.1 隧道与通风井风道连接处的简化效果图隧道的机电通风工程与火灾防烟和排烟系统合用，分期实施风方式，上行线、下行线分别安装了射流风机 30 台、24 台建设。高速独特的区位优势和道路等级优势，以及包茂高速秦岭终行，导致部分大型货车、拖挂车转移至西汉高速行驶。根据得了 2017 年秦岭Ⅰ号隧道上行线方向的交通量，整理数据后表 1.4 2017 年全年分车型交通统计量车型小型车中型车大型车流量（辆） 1034698 425125 1680762通量导致了隧道内的空气污染十分严重，经过 2010 年 9 月、分别对秦岭Ⅰ号上行线隧道内空气的实测，数据显示高峰拥堵-1，一期通风工程已无法满足隧道内的通风要求，亟待实施二

平面设计图,风机房,现场图

下行线隧道依旧采用全射流通风模式，二期通风工程的风机房平面设计图与现场图如图1.2 所示。图 1.2 风机房平面设计图与现场图1.4 研究内容及方法首先确定本文研究的隧道通风模式为“单通风井送排式+射流风机”组合式通风，并以秦岭Ⅰ号隧道（上行线）为研究对象，在国内外隧道火灾的相关研究及实践基础上展开研究，主要研究内容包括：1.选择了以计算机模拟的方法进行研究，有针对性的分析了隧道火灾的特点，全射流风机模式下的火灾通风理论，以及其与通风井送排式组合模式下的火灾通风理论。2.以往较多的研究依旧使用旧规范[35]推荐的将 20MW 作为隧道火灾最大热释放率，本文根据研究对象的实际情况，参照新规范[34]将 30MW 作为隧道火灾最大热释放率，设立多个工况进行模拟，主要研究在不同纵向风作用下的隧道火灾，隧道内的温度场和烟气场的变化规律，得出火灾临界风速值，并对通风排烟、人员疏散和火灾救援提出建议和指导。模拟通风井的排风道在不同风速状态下的排烟效果，给出在临界风速状态下排风道排烟的建议风速。结合实际可能出现的难辨火灾规模情况给出建议方案，模拟和分析该方案对人员疏散和火灾救援的影响。模拟自然风干扰和风机开启滞后的状况，并对其带来的安全威胁给出分析和评估。3.将以上模拟和分析的结果应用到秦岭Ⅰ号隧道（上行线）的火灾通风中，综合考

【参考文献】