城市公路隧道近火源区长度确定及烟气卷吸特性研究

发布时间：2020-10-31 19:19

　　 随着我国城市人口的增加,地面交通状况严重恶化,交通隧道的出现有效地缓解了交通压力,但也给社会带来了负面影响。隧道火灾事故的发生将造成车辆烧毁、建筑结构受损和重大人员伤亡等直接损失。统计结果表明,火灾中超过85%的人员伤亡都是由烟气造成。因此,准确的掌握隧道烟气蔓延规律对制定排烟方案和现场指导人员疏散具有重要的意义。本文以城市公路隧道为研究对象,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,探究了火源功率、有效顶棚高度和火源横向位置与近火源区长度之间的关系,对36个工况条件的数值模拟和温度场变化规律的研究与分析,结果表明:(1)当火源功率较小,火焰未撞击顶棚时,改变火源功率对近火源区长度几乎没有影响;当火源位于隧道中部,并产生水平扩展火焰时,无量纲近火源区长度与无量纲火源功率的2/3次方呈线性关系;(2)当火源横向位置发生变化时,随着火源与侧壁距离的减小,近火源区长度呈自然指数增长趋势;当火源贴壁时,近火源区长度是火源位于中部时的1.866倍;(3)根据理论分析和数值模拟结果,给出了近火源区与远火源区的划分标准,并建立了近火源区长度预测模型。针对火源功率较大的隧道火灾事故,分别对各阶段烟气的卷吸机理进行分析,探究火源功率、有效顶棚高度、火源横向位置和隧道宽度对各阶段卷吸速率的影响。结果表明:(1)采用集气罩法测定了火源近场区质量卷吸速率,认为可将Heskestad模型作为阶段Ⅰ的质量卷吸计算模型,确定了壁面羽流模型的卷吸比EF=0.584;(2)采用量纲分析法对烟气卷吸速率的影响因素进行分析,提出了模型的一般形式,通过数值模拟的方法确定了模型中的未知参数,从而得到了适用于较大火源功率火灾事故的质量卷吸模型,与前人研究结论相比较,发现在阶段Ⅱ和Ⅲ中,烟气对空气的卷吸强度分别是小功率火灾的1.80和1.60倍;(3)在考虑烟气层温升时一维水平卷吸系数的取值应适当增大,一般为0.0001~0.00045,火源规模较大时,其上限不应超过0.000714。
【学位单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U458
【部分图文】：

图 1-3 山西晋济高速岩后隧道火灾事故现场Fig. 1-3 The scene of a post rock tunnel fire accident at Shanxi Jinji high speed Shanxi

图 1-2 惠山隧道火灾事故现场Fig. 1-2 Fire accident scene in Huishan tunnel（2）山西晋济高速岩后隧道2014 年 3 月 1 日 14 时 45 分许，位于山西省晋城市泽州县的晋济高速公路西晋城段岩后隧道内，一辆装有 29t 甲醇的重型罐车追尾前面一辆装有 29.6t 的

图 1-4 大坪山隧道火灾事故现场Fig. 1-4 Fire accident scene in Daping Mountain Tunnel表 1-1 为 2002-2016 年我国隧道火灾事故部分典型案例[4-6]。表 1-1 2002-2016 年我国隧道火灾事故部分典型案例Tab. 1-1 Typical cases of tunnel fire accidents in China from 2002 to 2016
【参考文献】

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本文编号：2864390