基于综合工况下的公路隧道火灾临界风速研究

发布时间：2017-09-13 06:10

  本文关键词：基于综合工况下的公路隧道火灾临界风速研究

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【摘要】：随着我国公路交通网的不断完善、公路隧道数量的逐年增多,隧道火灾逐渐成为了影响公路隧道运营安全的最大威胁。而保证隧道通风大小为临界风速大小则成为了控制火灾规模、减小火灾危害的一种有效手段,并得到了国内外学者的广泛关注。临界风速的影响因素众多,大部分学者主要针对某一因素展开了详细研究,而并未对临界风速进行系统性的研究。因此,本文采用FDS数值模拟和理论分析的方法研究在单一因素影响下以及一定综合因素影响下的临界风速变化规律。论文首先根据规范按照1∶1建立长为300m的双车道马蹄形断面隧道模型,并设置相应的火源参数、环境参数和模型参数等。进而利用FDS分别对在火源热释放率、火源尺寸(火源长度、火源宽度)、火源位置(火源水平位置、火源位于紧急停车带处)、隧道坡度、障碍物(火源处阻塞、火源上游阻塞、改变火源与上游阻塞物间的距离)等不同影响因素下的临界风速大小进行数值模拟。通过对模拟结果的处理,获得了各影响因素下的临界风速和温度场的变化规律,同时与已有研究结果进行对比分析,并根据拟合结果简单的给出各影响因素与临界风速的定量关系。其次,利用无量纲法对临界风速的相关影响因素进行化简分析,给出其无量纲公式,并结合模拟数据提出有关临界风速的理论计算公式。然后与已有的临界风速计算公式和实验数据进行对比,以验证本文公式的正确性和适用性。最后,以常见的大巴车尺寸建立火源模型,通过FDS模拟在一定综合工况下(火源尺寸、隧道坡度、阻塞比)的临界风速变化规律。同时根据每一因素对临界风速影响比重的不同,给出相应的影响系数,进而对已提出的临界风速计算公式进行修正。
【关键词】：公路隧道 隧道火灾 临界风速 影响因素 数值模拟
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U458
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-12
• 1.1.1 引言9
• 1.1.2 公路隧道火灾案例9-11
• 1.1.3 公路隧道火灾的原因11
• 1.1.4 公路隧道火灾特点11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.3 隧道火灾研究方法16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 1.4.1 存在的问题17
• 1.4.2 主要研究内容17-18
• 1.4.3 技术路线图18-19
• 第二章 临界风速和FDS的理论基础19-30
• 2.1 临界风速19-23
• 2.1.1 临界风速的概念19
• 2.1.2 顶端射流19-20
• 2.1.3 临界风速的判别标准20
• 2.1.4 临界风速计算公式的发展20-23
• 2.2 FDS理论基础23-25
• 2.2.1 CFD数值模拟23
• 2.2.2 FDS简介23-24
• 2.2.3 PyroSim前处理软件24-25
• 2.2.4 隧道火灾模拟基本流程25
• 2.3 FDS的网格划分及敏感性分析25-29
• 2.3.1 网格独立性25-26
• 2.3.2 网格敏感性分析26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 各影响因素下临界风速的变化规律30-72
• 3.1 隧道模型的建立30-32
• 3.1.1 隧道几何模型30-31
• 3.1.2 隧道基本初始条件和边界条件31-32
• 3.2 火源热释放率对临界风速的影响32-40
• 3.2.1 模拟工况32-33
• 3.2.2 火源位置和监测点布置33-34
• 3.2.3 通风大小的确定34
• 3.2.4 模拟结果和分析34-40
• 3.3 火源尺寸对临界风速的影响40-48
• 3.3.1 火源宽度的影响40-43
• 3.3.2 火源长度的影响43-45
• 3.3.3 火源面积的影响45-48
• 3.4 火源位置对临界风速的影响48-56
• 3.4.1 火源水平位置的影响48-51
• 3.4.2 火源位于紧急停车带时的影响51-56
• 3.5 隧道坡度对临界风速的影响56-61
• 3.5.1 参数设置57
• 3.5.2 模拟结果和分析57-60
• 3.5.3 温度场的分析60-61
• 3.6 障碍物对临界风速的影响61-70
• 3.6.1 火源处阻塞的影响61-64
• 3.6.2 上游阻塞与火源间距离的影响64-68
• 3.6.3 火源上游阻塞的影响68-70
• 3.7 本章小节70-72
• 第四章 临界风速理论计算模型72-79
• 4.1 无量纲分析72-73
• 4.2 临界风速计算公式的拟合73-76
• 4.3 临界风速计算公式的对比分析76-78
• 4.3.1 与前人公式和模拟结果的对比76-78
• 4.3.2 与前人实验的对比78
• 4.4 本章小节78-79
• 第五章 多因素影响下的临界风速变化规律79-91
• 5.1 工况设定79-80
• 5.2 模拟结果和分析80-82
• 5.3 温度场的分析82-83
• 5.4 临界风速计算公式的修正83-89
• 5.4.1 火源尺寸的修正84-85
• 5.4.2 阻塞比的修正85-88
• 5.4.3 隧道坡度的修正88-89
• 5.5 本章小节89-91
• 第六章 结论与展望91-94
• 6.1 结论91-92
• 6.2 展望92-94
• 参考文献94-100
• 攻读学位期间发表的论文及参与的科研项目100-101
• 致谢101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：841965