公路隧道火災(zāi)中縱向風(fēng)對燃燒及煙氣流動影響的研究.pdf

1、隧道在給人們帶來便利交通的同時(shí)，也給火災(zāi)防治帶來了許多新問題。與一般建筑相比，由于外界環(huán)境和隧道自身結(jié)構(gòu)的原因，隧道內(nèi)始終存在縱向風(fēng)，當(dāng)防排煙設(shè)備開啟后，這種作用更加明顯。因此，研究縱向風(fēng)作用下的隧道火災(zāi)特性具有重要意義。本文通過燃燒風(fēng)洞等小尺寸實(shí)驗(yàn)、高速公路隧道全尺寸實(shí)驗(yàn)以及FDS數(shù)值模擬，研究了縱向風(fēng)作用下隧道內(nèi)池火的燃燒速率、隧道拱頂?shù)臏囟葓鎏匦约皩馂?zāi)探測的影響，射流風(fēng)機(jī)作用下的隧道流場特性，以及典型主輔雙洞隧道的排煙控制策略，

2、主要工作包括： 在燃燒風(fēng)洞內(nèi)開展了不同縱向風(fēng)速下油池火燃燒特性的小尺寸試驗(yàn)，定量揭示了縱向風(fēng)對汽油池火燃燒速率的加速效應(yīng)。油池火是最常見的火災(zāi)燃燒形式，其燃燒速率不僅能表示油池火燃燒的快慢，同時(shí)也是對火焰高度、火焰溫度以及對火焰對周圍的熱輻射分布等起決定作用的參數(shù)。在隧道內(nèi)縱向風(fēng)的作用下，油池火的燃燒速率會受到較大的影響。試驗(yàn)中通過改變縱向風(fēng)速、油池火尺寸、油池火燃料種類，測量了不同水平風(fēng)速下各種尺寸油池火的燃燒速率；結(jié)果表明，

3、在一定的縱向風(fēng)范圍內(nèi)，隨風(fēng)速的增大，工業(yè)酒精池火的燃燒速率先降低后增大，而汽油池火的燃燒速率則隨風(fēng)速線性單調(diào)增大，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，方形汽油池火燃燒速率隨風(fēng)速的增長速率與其邊長呈冪指數(shù)關(guān)系。 目前的研究結(jié)果表明，Hitoshi Kurioka等人由小尺寸試驗(yàn)得出的隧道頂部最高溫度預(yù)測模型可以用于真實(shí)隧道之中。然而，此模型僅能預(yù)測縱向風(fēng)作用下的拱項(xiàng)最高溫度值，對火災(zāi)發(fā)展初期拱頂溫度的變化規(guī)律無法預(yù)測。本文通過對小尺寸模擬試驗(yàn)和全尺寸試驗(yàn)中

4、火源上方拱項(xiàng)區(qū)域溫度數(shù)據(jù)的分析，得出了其溫升速率與無量綱數(shù)Fr以及無量綱火源功率Q*成冪函數(shù)關(guān)系的結(jié)論。另外，還將全尺寸試驗(yàn)中測得的火源上方拱頂區(qū)溫度數(shù)據(jù)用于隧道火災(zāi)感溫探測器報(bào)警閾值的設(shè)定建議之中。 綜合考慮了橫洞效應(yīng)，揭示了隧道射流作用下的隧道內(nèi)氣流特征。射流風(fēng)機(jī)是隧道內(nèi)最常見的煙氣控制設(shè)備，按照現(xiàn)行的消防控制方式，只要發(fā)生隧道火災(zāi)，射流風(fēng)機(jī)就應(yīng)立即啟動。本文通過數(shù)值模擬的方法研究了射流風(fēng)機(jī)啟動后風(fēng)機(jī)附近的流場，以及對火源附

5、近煙氣層穩(wěn)定性和相鄰隧道流場等的影響。隨后結(jié)合數(shù)值模擬的結(jié)果，提出了隧道火災(zāi)發(fā)生時(shí)不應(yīng)該開啟離火源較近的射流風(fēng)機(jī)，也不應(yīng)該在火災(zāi)初期開啟火源下游的射流風(fēng)機(jī)排煙，以免破壞隧道內(nèi)火災(zāi)煙氣層的穩(wěn)定性，影響隧道內(nèi)人員的安全疏散；另外，對于通過橫洞相連的雙洞隧道，在排煙時(shí)要合理利用橫洞，不要因橫洞而在排煙時(shí)發(fā)生“短路”。很多公路隧道具有主輔雙洞，輔洞一般情況下被設(shè)計(jì)為緊急情況時(shí)車輛和人員的逃生通道，如何保證人員在疏散過程中的安全顯得尤為重要。本文