縱向風(fēng)作用下障礙物對隧道火災(zāi)煙氣最高溫度及逆流行為的影響研究.pdf

1、隧道由于其特殊的建筑結(jié)構(gòu)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，其危害性要比其他建筑物火災(zāi)大許多，隧道火災(zāi)也逐漸成為了大批學(xué)者的研究熱點(diǎn)。隧道內(nèi)空間狹小、結(jié)構(gòu)擁擠，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢蔓延迅速，火災(zāi)熱釋放速率極大、消防救援困難，必將造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此研究隧道火災(zāi)的發(fā)展對預(yù)防隧道火災(zāi)的發(fā)生和減小事故損失有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　前人關(guān)于隧道火災(zāi)方面的研究體系已較為成熟，影響隧道火災(zāi)發(fā)展的因素有很多，其中火源的熱釋放速率、煙氣溫度及其分布、煙氣逆

2、流長度及相應(yīng)的臨界風(fēng)速、障礙物的影響是近年來學(xué)者研究的重點(diǎn)。本文在通過大量調(diào)研隧道火災(zāi)方面文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)前人對于隧道火災(zāi)障礙物的影響研究比較有限，但在實(shí)際的隧道火災(zāi)中，隧道內(nèi)存在的障礙物的情況十分常見，并會(huì)對隧道火災(zāi)的發(fā)展起到重要影響。據(jù)此本文確定了研究內(nèi)容。
　　本文在一個(gè)1∶5的模型隧道，72m×1.5m×1.3m（長×寬×高）內(nèi)進(jìn)行大量的尺寸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)選取了一個(gè)1∶5的汽車模型作為隧道障礙物，尺寸為1.3 m×0.4m×

3、0.5 m（長×寬×高）。實(shí)驗(yàn)中采用了三種不同的縱向風(fēng)風(fēng)速（0.5m/s,0.75 m/s，1.0 m/s）、以液化石油氣為燃料，火源的三種熱釋放速率(50kW,75 kW,100 kW)、以及障礙物與火源距離(1m，2m,3m,4m,5m,6m)，通過安裝分布在隧道頂棚的熱電偶測量煙氣溫度的方法，來定量研究在不同障礙物與火源之間距離的情況下，隧道火災(zāi)煙氣最高溫度的變化，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在無障礙物的情況下，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以很好的與前人的預(yù)測公式吻

4、合[1][Y.Z.Li，B.Lei,H.Ingason,Themaximum temperature of buoyancy-driven smoke flow beneath the ceiling in tunnelfires, Fire Safety Journal46(2011)204-210.]，但當(dāng)隧道內(nèi)存在障礙物時(shí)，前人的公式不再適用，并且，隨著障礙物與火源之間距離不斷改變，隧道火災(zāi)的最高溫度呈現(xiàn)出規(guī)律性變化，因此我們通過

5、提出相應(yīng)的影響因子，表征障礙物與火源之間距離對煙氣最高溫度的影響，修正前人關(guān)于預(yù)測隧道火災(zāi)煙氣最高溫度的經(jīng)驗(yàn)公式，并最后與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比驗(yàn)證。
　　為深入研究障礙物對隧道煙氣的影響，我們展開另一組實(shí)驗(yàn)，試圖探索障礙物與火源之間距離對煙氣逆流長度和臨界風(fēng)速的影響，實(shí)驗(yàn)的工況與隧道煙氣溫度影響章節(jié)相似，通過分析頂棚熱電偶的溫度分布，來判定煙氣的逆流長度，進(jìn)而算得相應(yīng)工況下的臨界風(fēng)速。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比與分析，發(fā)現(xiàn)無障礙物工況下，實(shí)驗(yàn)

6、的煙氣逆流長度與Li模型[2][Y.Z.Li，B，Lei,H.Ingason,Study of critical velocity and back-layering length in longitudinally ventilated tunnel fires, Fire SafetyJ.45(2010)361-370.]較為吻合，相應(yīng)的臨界風(fēng)速與Wu模型[3][y.Wu，M.Z.A.Bakar, Control of smoke

7、flow in tunnel fires using longitudinal ventilationsystems—a study of the critical velocity, Fire Safety J.35(2000)363-390.]較吻合。但當(dāng)隧道內(nèi)存在障礙物時(shí)，實(shí)驗(yàn)所測得的數(shù)據(jù)與前人的預(yù)測模型存在較大差異，因此考慮修正前人的模型，考慮實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的新因素，即障礙物與火源之間距離的影響，我們通過對比分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到各種工