隧道火灾排烟口位置对排烟效率的影响

为研究长大隧道其排烟口位置对半横向排烟效率的影响,本文以Memorial Tunnel 为原型建立1∶20隧道模型,其尺寸为 42.7 m × 0.45 m × 0.23 m,并采用坡度为水平和3.2%两种状态,以油池火（甲醇）作为火源,在模型隧道中进行了一系列的实验. 同时,采用火灾动力学模拟软件FDS 6.0.1对排烟口位于火源左侧、右侧和两侧对称分布3种工况进行数值模拟,对比数值模拟和实验结果,得出以下结论: （1）在水平隧道中,排烟口对称分布于火源两侧时,烟气层大致呈对称分布,排烟效率最高,相对于排烟口分布于火源左侧或右侧,其排烟效率能分别提高10.22%～13.58%和7.66%～16.84%;当两排烟口位于火源左侧或右侧时,烟气向排烟口所在位置相反方向蔓延距离增长,排烟效率不存在明显差异. （2）在倾斜隧道中,烟气在火源两侧呈不对称分布,向隧道高端蔓延距离较长;当排烟口仅火源左侧（低端）布置时排烟效率最低,而对称分布于火源两侧时的排烟效率有所提高,较排烟口仅左侧分布提高了33.9%～39.6%;排烟口仅分布于火源右侧（高端）时的排烟效率最高,与排烟口仅分布于火源左侧时相比,排烟效率提高了40.5%～51.6%. （3）倾斜隧道中排烟口位置对排烟效率的影响较水平隧道更为显著,且随着排烟量的增加,该影响程度逐渐减小.      

排烟量对隧道温度场变化特征的影响研究

为探究隧道重点排烟量对火灾热烟气层与冷空气层温度变化的影响,采用数值模拟方法研究隧道温度分布和隧道热烟气层、冷空气层的温度变化情况。结果表明:当排烟量从 140m3/s增加至220m3/s,隧道内整体温度分布范围收缩明显,当排烟量为220m3/s和240m3/s时,隧道内整体温度分布范围变化不大;当重点排烟模式开启后,隧道内热烟气层和冷空气层的温度均低于未开启排烟口工况的温度。此外,结合重点排烟量对隧道温度的影响特征,进一步建立热烟气层温度衰减预测模型,为类似工程提供研究依据和技术参考。     

基于FDS的列车车箱火灾烟气数值模拟

为了研究列车车厢内部火灾烟气的流动规律,以CRH2A动车组的一节车厢为原型,按照车厢车门开启状况、火源功率及空气幕出口风速分别设定9种工况,运用火灾模拟软件FDS对各工况下车厢内的烟气流动进行数值模拟,计算分析各工况下烟气扩散过程、车厢内部各区域能见度、烟气温度的分布及变化趋势.研究结果表明:车门关闭时烟气下降速度快,烟气温度高,烟气层高度低,能见度差;火源功率越大,车厢内实际热释放速率越大;综合考虑防烟的有效性和经济性,在车厢内部火灾功率为0.2 MW时,应开启车厢内部车门;空气幕可有效阻挡烟气蔓延,其出口速度为5 m/s时挡烟效果较好.     

横通道对隧道火灾烟气浓度影响的数值模拟

文章利用fluent对隧道发生火灾时,不考虑横通道和考虑横通道且横通道内不同风速时烟气浓度的分布规律进行了三维数值模拟,研究结果表明：（1）横通道的开启对于火灾的发展及变化有着较大的影响,在火灾初期,风机通风风速为临界风速,在疏散救援阶段,应减小通风风速,避免横通道的气流使火灾隧道的烟气蔓延速度过快而对火源下游的人员不利;（2）入口通风风速越大,横通道中风速的大小对隧道中线上烟气浓度的影响越小;（3）不考虑横通道和考虑横通道且横通道内风速不同时,烟气浓度的纵向分布规律都基本相同,但是隧道不同横断面上的烟气浓度横向分布随风速的不同呈现出较复杂的规律,如果人员仍然沿着隧道中线逃离,可能会受到一定的威胁.     

单洞对向公路隧道火灾烟气模糊控制

为解决公路隧道火灾烟气对人员的影响,以单洞对向交通隧道火灾为基础,建立火灾数值计算模型。在火灾烟气控制中引入模糊控制理论,模拟烟雾在隧道内两组射流风机之间200m的区间内往复运动,通过改变射流风机的风速和方向,分析在时间为180、360S内,风速为1．0、1．5m·S-1的火灾烟雾扩散情况,研究了控制区域内烟气的分布和影响规律。计算结果表明：在火灾点两侧分别开启射流风机,间歇为30S、风速为1．0m·S-1的运行烟气属于小振幅运动,烟雾基本控制在火源点左右两侧50～80m的位置;间歇为60S、风速为1．5m·S-1的运行烟气属于大振幅运动,烟雾基本控制在火源点左右两侧80～100m的位置;烟气小振幅运动要优于大振幅运动。     

基于FDS公路隧道火灾仿真研究

针对公路隧道突发火灾事故问题,采用模拟软件对隧道发生的火灾进行研究。分析火灾条件下公路隧道内被困人群的疏散行为特点,给出隧道内人员疏散的安全依据,按照隧道火灾条件下通风风速不同时火灾烟气蔓延情况,确定火灾可利用疏散时间(ASET),通过分析人员疏散特点计算出所需的疏散时间(RSET),通过对比得出:通风风速至少为3m/s时才能保证人员的安全疏散。     

羊鹿山隧道20MW火灾全射流纵向排烟全比尺试验研究

为研究G50s沪渝南线高速公路羊鹿山隧道全射流纵向排烟的可行性与有效性,在不利于排烟的下坡隧道(左洞)内,以柴油和汽油为燃料进行油盘火烧,开展了20MW火灾全射流纵向排烟全比尺试验,对洞内外环境参数(洞口大气温度T、洞口大气压P、相对湿度φ)、隧道内沿程风速及排烟时间等进行了测试。研究表明:全比尺火灾试验期间,羊鹿山隧道左洞内自然风速v_n≈1.0～1.6 m/s,与排烟方向相反,表现为排烟阻力;隧道内开启6组射流风机时,下坡隧道内沿程纵向风速v_i≈3.5 m/s,隧道内开启12～15组风机时,下坡隧道内沿程纵向风速v_i≈5.5～7.0 m/s;从点火开始到隧道内烟气全部排出洞外的时间大约为30 min。对于羊鹿山隧道,采用全射流纵向排烟是可行的。     

南京长江隧道火灾应急方案

以南京长江隧道为研究背景,分析隧道火灾可能带来的结构损伤、人员伤害及救援难点,在此基础上建立了应急响应流程。运用火灾动力学模拟软件PYROSIM建立隧道物理模型,计算分析火灾发生过程中风机风速对烟气蔓延速度、浓度和温度的影响,通过计算分析选择3．0m／s纵向通风作为临界风速,并结合分析结果提出了隧道火灾时人员疏散、车辆及装备救援以及现场救助的方法。     

坡度对铁路隧道火灾影响的机理分析

以狮子洋隧道为背景,对隧道火灾因坡度引起的影响进行了数值模拟,分析了火灾时隧道内的温度、能见度及烟气蔓延特征,结果显示:隧道坡度对烟气蔓延的影响随坡度的增大而增大,并且存在着一个临界突变值.得出了烟气蔓延到最大又回流的一段长度,是由于隧道内、外的温度差产生烟囱效应的结果.并对临界风速公式中坡度对临界风速的影响系数提出了修正.为研究隧道火灾及制定火灾情况下人员疏散方案提供参考.     

基于不同火源位置的分岔隧道临界风速数值研究

分岔隧道越来越多地出现在城市地下互通中,但当前对分岔隧道的研究却很少.因此,探究分岔隧道火灾的规律为工程实践提供一定的参考就显得格外重要.基于FDS(Fire Dynamic Simulator)研究了火源位置与分岔角度对临界风速的影响,结果表明:当火源在分岔点之后时,分岔隧道临界风速与单管直线隧道的临界风速相比差距不大.当火源在分岔点之前时,单管直线隧道的无量纲临界风速是分岔隧道的23％～37％,分岔隧道临界风速与单管直线隧道差异巨大;相同分岔角度下无量纲临界风速随着火源与分岔点距离的增大而减小,最大幅度为0.24Q*1/3.当火源在分岔点之前时,分岔角度与火源位置对临界风速的影响不大,不同分岔角度与火源位置下无量纲临界风速的最大差值为0.06Q*1/3.通过量纲分析与线性拟合得到了分岔隧道临界风速计算模型,能为隧道通风设计提供一定的参考.     

地铁排烟风亭与出入口合理的相对位置

为防止发生地铁火灾时排烟风亭排出的烟气通过出入口倒流回车站，用FDS（火灾动力学模拟器）场模拟软件对火灾发生时排烟口烟气蔓延、分布规律及其影响因素进行了研究．模拟结果表明：排烟风亭排出的烟气倒流回出入口的可能性大小与烟气温度、其与出入口的空间距离、自然风的方向和大小等因素有关．现场试验结果证实了模拟结果的正确性．     

地铁隧道火灾烟气湍流反应的数值模拟研究

基于PDF湍流非预混燃烧理论,以天津地铁区间隧道作为研究对象,利用FLUENT软件,对隧道纵向通风后火灾烟气的湍流反应进行数值模拟,得到通风后烟气湍流反应的模拟结果,并将模拟结果与天津消防所的火灾实验数据进行比较,验证模拟结果的可靠性.研究结果表明,火灾时隧道氧含量急剧下降,火灾烟气中含有大量CO等不完全燃烧产物,当启动机械通风排烟后,带入隧道的氧气与不完全燃烧产物再次发生氧化反应,烟气的成分及浓度发生相应变化,从而对人的毒性作用也将有所改变.为隧道火灾烟气流动分布规律的进一步研究,有效组织人员疏散提供重要参考.     

复杂山区地形桥址区风特性的数值模拟

为了研究复杂山区地形桥址区风场空间特性变化规律,以位于我国西南山区的绿汁江大桥为工程背景,利用FLUENT对山区地形风场特性进行数值模拟,通过36个风向工况的计算分析,得到复杂山区地形桥址区风场的空间分布特性. 结果表明:受复杂地形影响,各桥位平均风速风剖面曲线和沿主梁横桥向风速曲线差异较大,桥址区附近地形最高点以上400 m风场仍明显受地形影响;受河道大角度弯曲影响,桥址区形成类似“单向开口槽”的地形,顺河流风向的来流风受山体阻挡,各桥位处的风速低于逆河流风向,两个风向的风速差值的平均值达13.6 m/s,且各桥位风攻角以负攻角为主;峡谷突宽使谷内风场出现一定的分流,突宽区风速稍有减弱,风场的分流量有限,使得在渡过突宽段后的峡谷缩窄区,风速依旧较大.      

基于多竖井送排模式的隧道通风系统设计与创新

浙江省近年来出现了4座长度超过6km的特长公路隧道,为了解决正常营运通风和火灾应急排烟的问题,同时兼顾经济节能,采用了多竖井送排通风模式.设计考虑了正常交通、阻滞、火灾等工况,其中火灾工况根据火灾释热量计算来确定排烟临界风速,通风区段划分和通风设备的配置规模综合考虑了需风量计算结果及工程类比.在设计过程中开发了多竖井送排式通风的算法程序,创新了双洞共用的通风竖井和地下风机房布置模式.     

高速铁路挡风墙高度和距离优化分析

为探讨挡风墙对列车横向气动性能的影响,基于可压缩粘性流体Navier-Stokes方程和k-两方程湍流模型,采用有限体积法,计算了列车在直线和不同半径曲线线路上运行时,不同挡风墙高度和距离的275种工况下列车侧向力和侧翻力矩,获得了最佳挡风墙高度和距离.研究结果表明:在列车速度为200~400 km/h,风速为20~40 m/s的条件下,列车在直线线路上运行的最佳挡风墙高度和距离分别约为1.90和3.90 m;当弯道半径为1 000~7 000 m时,曲线线路最佳挡风墙高度随弯道半径增大线性减小,最佳挡风墙距离与弯道半径关系不大,约4.50 m;风速和列车速度对挡风墙的最佳高度和最优距离影响很小;如果挡风墙高度过低或距离过近,头车和尾车所受侧向力和侧翻力矩方向不同.      

格库铁路HDPE板栅栏有效防护距离

以格库铁路现场风沙试验段为研究对象, 运用数值模拟方法研究了HDPE板栅栏周围的风沙流场, 给出了不同初始风速下HDPE板栅栏有效防护距离与其孔隙率和高度的关系, 研究结果表明: 气流经过HDPE板栅栏时, 气流速度在栅栏前降低较快, 在栅栏后恢复较快, 经过一段距离后逐渐恢复到初始风速, 气流速度整体呈V形分布, 气流速度增减幅度随HDPE板栅栏孔隙率的增大逐渐减小; 在同一孔隙率下, 初始风速分别为6、24 m·s-1时, HDPE板栅栏背风侧回流区相差4.5倍HDPE板栅栏的高度; 孔隙率为60%时, 最小气流速度为8.9 m·s-1, HDPE板栅栏背风侧回流消失; 随着HDPE板孔隙率的增大, 最小气流速度逐渐增大; HDPE板栅栏的孔隙率存在不产生栅栏背风侧回流区的界限孔隙率, 为40%~60%;孔隙率小于50%时, 随着HDPE板孔隙率的增大, 有效防护距离逐渐增大, 孔隙率大于50%时, 随着HDPE板孔隙率的增大, 有效防护距离逐渐减小, 当孔隙率趋于100%时, 其有效防护距离趋于0, 因此, HDPE板栅栏的最优孔隙率为50%;随着高度的增加, HDPE板栅栏背风侧恢复到初始风速的距离增加, 同一风速下, 孔隙率为50%的HDPE板栅栏的有效防护距离是孔隙率为25%的HDPE板栅栏的1.35倍; 在现场布设HDPE板栅栏时建议使用40%~50%孔隙率的栅栏, 在经济条件允许的情况下可考虑适当增加栅栏高度, 以保证路基免受风沙侵蚀。      

地铁车站站台火灾影响分析与人员疏散研究

掌握地铁车站站台火灾对人员的危害性及其发展规律是确保安全运营和人员高效疏散的前提.本文在计算流体动力学的基础上,结合Pyrosim仿真软件构建地铁车站站台火灾仿真模型.分析了站台内火灾烟气的扩散规律,并在此基础上根据热释放速率、火源数量及位置,以及排烟速率的不同设计火灾场景,探索这些因素变化对火灾发展的影响,并结合通风策略对人员疏散时间和速度进行比较分析.所得研究结论为站台火灾发生时的应急措施和人员疏散提供依据.