城市环廊隧道多种排烟方式组合排烟效果试验

考虑到城市环廊隧道(Urban Traffic Link Tunnel, UTLT)事故通风和火灾烟气控制的难度,为了给其提供防排烟优化设计方案,采用CO_2为示踪气体,对隧道单独采用横向排烟方式时的排烟、排热效率进行考查。对射流风机纵向排烟配合轴流风机集中排烟、射流风机纵向排烟配合排烟井自然排烟2种组合排烟方式在UTLT中的效果进行研究。结果表明:在UTLT中单独使用横向排烟时,随着排烟量的提高,排烟、排热效率增长趋于缓慢;增大横向排烟量会增加风机房与管道的占地面积,可能在城市核心区使用时遇到困难;采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游轴流风机集中排烟配合的方案,在轴流风机排烟量不变的情况下,仅仅依靠轴流风机的驱动力难以抑制烟气往火源上游蔓延;需要借助射流风机营造的纵向气流配合,但纵向风速过大又会加剧烟气向下游分支蔓延;采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游竖井自然排烟配合的方案,在纵向风速一定的情况下,须合理设置排烟井的截面尺寸与高度。     

城市环廊隧道多种排烟方式组合排烟效果试验（双语出版）

考虑到城市环廊隧道（Urban Traffic Link Tunnel,UTLT）事故通风和火灾烟气控制的难度,为了给其提供防排烟优化设计方案,采用CO₂为示踪气体,对隧道单独采用横向排烟方式时的排烟、排热效率进行考查。对射流风机纵向排烟配合轴流风机集中排烟、射流风机纵向排烟配合排烟井自然排烟2种组合排烟方式在UTLT中的效果进行研究。结果表明：在UTLT中单独使用横向排烟时,随着排烟量的提高,排烟、排热效率增长趋于缓慢;增大横向排烟量会增加风机房与管道的占地面积,可能在城市核心区使用时遇到困难;采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游轴流风机集中排烟配合的方案,在轴流风机排烟量不变的情况下,仅仅依靠轴流风机的驱动力难以抑制烟气往火源上游蔓延;需要借助射流风机营造的纵向气流配合,但纵向风速过大又会加剧烟气向下游分支蔓延;采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游竖井自然排烟配合的方案,在纵向风速一定的情况下,须合理设置排烟井的截面尺寸与高度。     

矩形大断面水下隧道射流风机布设位置优化仿真

矩形大断面水下隧道具有"超宽扁平"化的特点,其结构区别于一般公路隧道,因此纵向通风中射流风机布设方式也呈现出明显的差异性。为了获取矩形大断面隧道射流风机最佳的布设位置参数,以获取最佳风机升压效果,保障射流风机高效运行,以太湖水下特长公路隧道工程为矩形大断面隧道模型蓝本,利用CFD软件Fluent建立隧道射流纵向通风方式的三维模型。通过仿真模拟计算得出升压影响系数判断射流通风质量,研究射流风机安装高度、横向净间距和纵向间距对纵向通风效果的影响。结果表明:射流风机升压系数与风机距顶壁距离成正比;当风机距隧道顶壁距离为1.2D～1.4D(D为风机直径)时,升压系数为0.897～0.931;射流风机横向间距不断增加时,升压系数先增加再减小,当风机横向间距为2D～2.4D时,升压系数可超过0.9;随着射流风机纵向间距的增加,其升压系数先增加再减小,当风机纵向间距在140～170 m时,升压系数为0.887～0.936。综上,考虑到建筑限界等条件,射流风机的最佳布设位置应为:距隧道顶壁1.2D～1.4D处,风机横向间距2D～2.4D;风机纵向间距140～170 m,最优间距为150 m。     

城市浅埋隧道竖井排烟烟气逆流的影响研究

为研究浅埋隧道中烟气逆流长度的影响因素，以武汉东湖隧道为工程背景，采用量纲分析法，构建竖井排烟隧道内火源上游烟气逆流长度无因次表达式，并通过数值模拟，量化研究火源热释放速率、纵向送风风速、竖井与火源距离、竖井宽和高对火源上游烟气逆流的影响。结果表明： 上游烟气逆流长度随火源热释放速率、竖井与火源距离增长而增大，但当超过一定值时，烟气逆流长度均趋于稳定； 随着隧道纵向风速和竖井宽度的增加而减小，且不受竖井高度变化的影响； 同时，火源热释放速率与纵向风速的影响明显强于其他因素。创新性推导出了考虑火源热释放速率、纵向送风风速、竖井与火源间距、竖井宽度情况下火源上游无量纲烟气逆流长度的预测公式，且与数值模拟结果良好吻合。     

南昌红谷水下互通立交隧道通风排烟组织研究

为研究水下多匝道互通立交隧道的通风排烟特性,及时有效地排除隧道内烟气,以南昌红谷隧道为工程背景,应用CFD技术和现场试验的方法,对火灾时纵向排烟条件下不同纵坡和火源位置的烟气蔓延特性进行研究,分析坡度、火源与匝道位置等多因素耦合对烟气蔓延特性的影响。主要结论如下： 1)隧道东岸进口匝道排烟临界风速需大于2.5 m/s,各匝道射流风机均应开启,以保证匝道间分岔部位无串烟现象; 2)东岸出口匝道曲度大,隧道阻力较大,排烟临界风速为3.0~3.5 m/s时控烟效果较好,并宜选择流线顺畅、烟气流程较短的匝道进行排烟; 3)根据进出口匝道烟气蔓延特性的差异和相应试验条件下测算的排烟时间,提出对应的排烟策略,调整风机原设计的运行模式,以达到优化排烟气流组织、提高排烟效率的目的。     

隧道火灾时机械通风模式对临界风速之影响研究

隧道内发生火灾时,若浓烟的扩散方向与人员逃生方向相同,则造成严重的伤亡。隧道火灾发生初期,可利用排烟风机产生大于临界风速(critical ventilation velocity)之强制通风气流,将浓烟吹往向设定之方向排出隧道,借以净空人员逃生路径,达到灾害防治之效果。已有很多学者探讨临界风速,但先前研究均设定排烟风机产生之气流"均匀"分布于隧道断面,然而实际隧道内排烟风机产生之气流"不均匀"分布于隧道断面,虽有相关规范强调离火源最近的风机不启动,以期吹进火源之通风气流接近均匀,但通风气流产生之效应仍未被完整了解,故本研究以实验及计算机模拟探讨实际隧道内排烟气流行为及对火源之影响。本研究以1∶20缩小尺度进行实验,利用油盘与两种不同火源,并设计3种排烟模式(全断面、上半断面及jet fan)及3种火源距离(距离出风口150,200,250 cm)探讨各种效应对临界风速之影响。实验发现,相同火源在全断面排烟模式所需临界风速低于jet fan排烟模式,这说明若以全断面实验所得之结果作为实际隧道排烟风机设计基准,将无法得到良好的控制浓烟流向效果。此外,上半断面及jet fan情形下通风气流与烟流有产生乱流之现象,将影响人员逃生。     

郑万高铁隧道口紧急救援站防灾通风方案及参数敏感性研究

为确定隧道口紧急救援站火灾工况下射流风机的最优布置方案，明确各参数对防灾通风设计方案的影响，依托郑万高铁隧道口紧急救援站工程，对火灾工况下风机的布置方案及影响因素进行研究。采用网络通风算法，研究将风机布置于正洞进口段、正洞进口段和平导进口段、正洞进口段和横通道内3种方案的优劣，以及隧道内自然风、火源位置、火灾规模及隧道纵坡等因素对正洞内及防护门处风速的影响程度及规律。研究结果表明： 1）对于隧道口紧急救援站，将风机同时布置于正洞进口段和平导进口段时需要的风机数量最少。2）隧道内自然风对隧道正洞进口段的风速影响最大，而火源位置的影响程度相对较小，火灾规模及隧道纵坡的影响规律相同；相比于隧道正洞，各因素对隧道防护门处的风速影响相对较小。3）同时考虑火灾规模、隧道纵坡、火源位置及隧道内自然风等因素时，满足防灾通风要求的风机总功率为不考虑上述因素时的2.5倍；火灾工况下，开启风机的总功率为不考虑上述因素时的3.0倍。     

特长公路隧道火灾数值模拟

对于特长公路隧道,当火灾发生时,隧道内部的烟气扩散特征和诸多因素相关,如隧道纵坡、隧道横截面大小、火源功率大小、阻塞比、纵向通风风速等,不同因素对其烟气运动产生的影响各不相同,根据实际项目自身特点,确定其模拟仿真的数值参数,进行不同因素的影响分析对于分析隧道火灾特征有很重要的现实意义。结合米溪梁特长公路隧道设计参数文件确定PyroSim软件的隧道模型,分析了不同因素对隧道火灾临界风速、温度分布、烟气扩散的影响,发现火源功率越大所需的临界风速越大,当火源功率大于70MW时临界风速增长缓慢,当大于100MW时临界风速维持在4.3m/s不变。随着隧道负坡坡度的增加临界风速显著增大,随着隧道正坡坡度的增大临界风速逐渐减小。阻塞比对临界风速有一定影响。当阻塞比为0~20%时,随着阻塞比的增大临界风速显著下降,由3.2m/s降到2.6m/s;当阻塞比为20%~40%时,随着阻塞比的增大,临界风速缓慢下降由2.6m/s降为2.4m/s,当阻塞比大于40%时,对临界风速基本没有影响。火灾发生时,隧道纵向温度分布呈先升高后减小的变化趋势,火源附近的温度梯度也是先增大后减小,通风和纵坡条件下,温度最高断面逐步向下游移动,出现最高点温度漂移现象。在坡度绝对值小于1.0%时浮力效应不太明显,在坡度大于等于1.5%时随着坡度的增大隧道的浮力效应比较明显,"烟囱效应"形成。     

射流温度对公路隧道风机纵向间距的影响

依托公路隧道实际工程,运用FLUENT软件,采用RNGk-ε湍流模型,模拟分析了射流风机出口风速为30m/s时,针对第一组风机(距隧道入口52m)前端发生火灾,不同送风温度对隧道内温度场的影响。模拟结果表明,当风机出口温度为299,307,314,322,329K时,诱导段的长度分别缩短4%~10%。射流温度越高回流现象越明显,不利于诱导段气流组织的发展,风机纵向控制间距相应变大,从而影响了射流效率。研究结果为隧道内风机纵向控制间距的优化提供一定的理论依据。     

2车道公路隧道射流风机空间布局优化的CFD分析

为解决2车道公路隧道射流风机的空间布局优化问题,依托明堂山隧道工程,采用以往公路隧道射流风机通风效果数值模拟研究中不同的边界条件,将隧道出入口边界条件均设为大气压强,并不预先给定隧道入口风速大小。对影响射流风机升压力大小的因素,如风机纵向间距、风机布置高度、风机横向间距展开讨论,得到： 风机应设在距建筑限界15～30 cm高度处;风机横向净距应设为1.5～2倍风机直径;风机纵向间距应设在150 m以上。明堂山隧道实际风机布置方式所采用的参数均在优化结果范围内,按隧道实际长度及设计射流风机台数建模,模拟结果表明风机在进行优化布局后,隧道通风效果能够达到设计要求。     

公路隧道火灾工况通风排烟分析技术研究

在隧道设计及防灾救援应急预案编制阶段,必须对火灾工况下的通风排烟方案进行设计,其中包括火灾需风量、通风计算及通风设备控制方案编制等。本文介绍了火灾需风量与火灾规模和排烟模式的关系,介绍了两种需风量计算方法,即按临界风速计算和按大面积火源烟羽流模型计算。压力平衡分析就是分析通风阻力、洞口两端气压差、阻塞车辆通风阻力、火风压、射流升压力之间的平衡关系,以确定射流风机的开启台数。     

6 km长公路隧道全射流纵向排烟现场实体火灾试验研究

为研究6 km长公路隧道全射流纵向排烟的可行性与有效性，依托羊鹿山隧道开展全射流纵向排烟现场实体火灾试验。试验在不利于排烟的下坡隧道（左洞）内进行，考虑5、10 、20 MW3个不同等级的火灾规模，并对不同工况下隧道内沿程风速、排烟时间等进行研究。通过对不同火灾工况下油盘火现场试验，得出如下结论： 1）现场火灾试验期间，羊鹿山隧道左洞内自然风速为1.0~1.6 m/s，与排烟方向相反，为排烟阻力； 2）隧道内开启6组以上风机时，下坡隧道内沿程风速大于3.0 m/s； 3）根据5、10、20 MW油盘火排烟试验结果，采用全射流纵向排烟方式能将隧道内烟气全部排出洞外，且从点火开始到烟气全部排出洞外的时间约为30 min。     

曲线公路隧道射流风机布置方式优化研究

为分析小半径曲线隧道射流风机布置方式对风机升压折减效率的影响,优化曲线公路隧道射流风机布置方式,采用CFD方法对曲线隧道内多种风机布置方式及射流特性进行三维数值模拟计算分析。结果表明,改变并列风机组横向位置,以隧道断面轴对称线为基准向隧道内侧移动0．5m风机折减效率最高,其余位置风机折减效率不同程度下降;在满足隧道内建筑限界要求的基础上,风机组离拱顶越远风机折减效率越大;曲线隧道内,风机射流受到曲壁面的影响,射流特性较直线隧道更为复杂,风机诱导段距离约为90m,风机组纵向间距应大于100m。     

沉管隧道侧向集中排烟模式烟雾流动规律研究

为解决海底沉管隧道火灾工况下人员疏散及救援难题,以港珠澳大桥海底沉管隧道为工程依托,在中国首次建立了1：1的侧向集中排烟实体试验平台,基于火源标定试验及理论分析,通过失重法和热辐射法对火源功率进行标定,得到热释放速率随燃烧时间的变化关系曲线。通过沉管隧道侧向集中排烟物理试验以及FDS数值模拟对比分析,得到了油盆火的火灾规模、油量、油盆燃烧面积三者间的对应关系。通过FDS数值模拟计算,得到了火灾峰值功率为50 MW时,在不同纵向诱导风速下,沉管隧道侧向集中排烟模式下烟雾的温度场分布规律、能见度分布规律和烟雾蔓延范围。研究结果表明：火灾峰值功率为50 MW时,随着纵向诱导风速增大,火源附近隧道顶板处的最高温度出现先升高后降低的现象;当纵向风速由1.0 m·s^-1增加到2.5 m·s^-1时,隧道内沿程各点2 m高度处的能见度呈现逐渐提高的现象,且能见度受影响的范围逐渐减小,当纵向诱导风速由2.5 m·s^-1增大至3.5 m·s^-1时,隧道下游2 m高度处的能见度出现逐渐降低现象,且能见度受影响的范围逐渐变大;采用纵向诱导通风+侧向集中排烟模式时,沉管隧道内合理的纵向诱导风速为2.5 m·s^-1。     

基于CFD的高寒高海拔螺旋隧道射流风机安装位置优化分析

高寒高海拔螺旋隧道不同于普通直线隧道,曲线线型与低气压将直接影响射流风机的升压效果。本文以卧龙沟1号隧道通风工程为依托,采用FLUENT软件,进行不同射流风机安装横向净距,横向偏移工况的数值模拟,分析了不同工况下流场情况、风机轴心风速、风机升压能力。研究表明:在半径为720m的螺旋隧道中,两台No112型射流风机横向净距取1.7倍的风机直径,且向螺旋曲线内侧偏移约0.5m时具有最好的射流、升压能力;射流风机纵向间距宜为100m。研究成果可作为隧道运营通风设计的参考依据。     

基于FDS的公路隧道火灾射流风机通风模式数值模拟研究

公路隧道内的纵向射流风机在火灾发生后的启动对控制烟气扩展起着十分重要的作用,通过FDS软件模拟了火源与射流风机之间的不同距离对烟气控制的影响和4种不同工况下射流风机通风模式对烟气扩散、下沉的影响;之后通过数值模拟所得数据得出不同工况下隧道内部的温度分布和能见度分布的情况.通过模拟结果和数值分析得出了射流风机在火灾发生时最有利于协助人员疏散和灭火作战的两种通风模式,为今后消防部门和隧道管理部门正确使用纵向射流风机进行通风提供一定的参考.     

紫之隧道群洞口空气交叉污染数值分析及工程措施

文章以杭州市紫之隧道群1号隧道与2号隧道为研究对象,采用FLUENT流体计算软件,模拟在不同横向自然风风速下,隧道出口污染物扩散对相邻隧道及下游隧道进口通风的影响。并进一步研究在无自然风条件下,采取增大隧道出口风速、增加上下游隧道间距措施后的影响变化。经过分析,通过提高隧道出口风速来降低交叉污染程度可行性差,通过线形优化增加隧道纵向间距也难以实现。为解决交叉污染问题,本工程在隧道出口洞段设置排风通道,将污染空气集中排放。     

沉管隧道射流风机布置方式研究

为了研究沉管隧道射流风机的布置方式对风机的升压折减效率的研究,优化沉管隧道射流风机的布置方式。本文采用CFD方法对沉管隧道内射流风机的布置方式进行研究,研究结果表明:对于3车道的沉管隧道,射流风机布置的最佳横向间距为3m;为了获得理想的升压效果,沉管隧道射流风机组的纵向间距为150~200m。     

扎尕梁特长公路隧道通风方案比选研究

为找到一种更加适合单洞双向行车特长公路隧道的通风方案,解决此类隧道排烟困难、人员疏散逃生困难的问题,结合具体工程,针对扎尕梁特长公路隧道的特点,提出合流型通风井排出式+射流风机纵向通风、平导压入式网络通风以及射流风机纵向通风+斜井分段排烟3种通风方案,从土建费用、机电设备初期投资、运营电费、通风控制、通风网络稳定性、通风方案的适用性以及管理维护几个方面对各个通风方案进行比选,通过比较各个方案的优点和缺点,最终给出推荐方案:射流风机纵向通风+斜井分段排烟方案。隧道正常运营工况下,主洞采用全射流纵向通风,实现按需通风;火灾工况下利用排烟斜井进行排烟,解决平导排烟只能分2段排烟的问题;利用平行导洞进行人员的疏散逃生和救援,解决人员疏散逃生问题。     

公路隧道火灾排烟临界风速模型试验与数值解析研究

临界风速是防止隧道火灾烟气回流的最小风速,因此是隧道烟气控制的重要参数.根据流体力学相似性原理建立了缩尺寸模型隧道,根据模型隧道的温度分布和烟气蔓延情况来模拟实体隧道的温度分布以及烟气蔓延情况,从而对不同隧道排烟模式下的临界风速等关键设计参数进行研究.并根据模型试验的结论,推导临界风速的解析公式,以便于工程应用.