地铁车站站台火灾性能指标的数值模拟与分析

准确地确定火灾相关参数分布是地铁车站防火性能化设计以及车站消防安全设计的基础,在确定疏散人员分布、烟气流动模型以及防排烟设计等参数后,采用FDS软件对一般地铁(岛式)车站进行了火灾模拟,分析了站台层温度分布、CO分布、CO2分布、能见度以及人员疏散时间等。分析表明:随着测试点与火灾距离的增加,温度、CO及CO2浓度、能见度均逐渐减小;站台层人员疏散在125s左右,全部人员疏散在165s完成,远远小于规范规定的360s内完成疏散的要求。     

火灾产物对地铁车站人员疏散速度的影响

准确把握火灾产物对地铁车站中人员疏散速度的影响是地铁车站消防和疏散设施布置的基础,已有研究忽视了地铁环境与一般建筑物环境对疏散人员的影响差异。本文选取典型的岛式地铁车站,利用火灾仿真软件Pyrosim标定了能见度、烟雾浓度(主要指CO)、烟气温度等火灾产物对人员疏散速度的影响,并与一般建筑物火灾条件下的结果进行比较。结果表明:地铁复杂环境下,能见度对人员疏散速度影响呈非线性关系而非一般建筑物环境下的线性关系,而CO浓度和烟气温度对人员疏散速度影响的函数结构形式没有变化,但参数变化明显。     

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.     

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.     

基于Anylogic的铁路客运站火灾疏散仿真研究

在国内外应急疏散研究现状的基础上,选择铁路客运站火灾疏散问题进行研究,综合考虑必需安全疏散时间中的火灾报警时间、人群预动作时间以及与可用安全疏散时间相关的火灾产物对疏散的影响,建立热辐射强度、烟气温度、CO浓度和能见度达到人群承受极限的计算模型,并对CO浓度计算模型进行改进,依据安全疏散理论设定疏散终止条件,运用Anylogic软件对大连站高架候车厅进行设定火灾情境和疏散方案的仿真实验,通过对仿真结果的分析得出结论:疏散人数随站内初始人数的增加、疏散出口开放数的减少而加快减少,但火源点周围疏散口的关闭反而会对疏散产生积极影响。     

边界条件对隧道火灾模型试验临界风速的影响

对在火源附近有水喷淋与无水喷淋两种工况进行了小尺寸隧道模型试验,以研究边界条件对隧道火灾模型试验临界风速的影响．结果表明,与无喷淋相比,水喷淋增大了火源附近的对流及辐射热损失,使烟气温度降低,l临界风速明显减小．对于小尺寸模型隧道,在火源处采用水喷淋的边界条件比较符合火源附近的壁面换热边界条件,得到的临界风速更合理．     

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.     

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.     

不同排烟口开启状态下妈湾隧道的排烟技术

为了研究隧道发生火灾时通风排烟方式和排烟口开启状态对排烟效果的影响,对妈湾水下盾构隧道的排烟特性和排烟效率进行了分析. 通过理论分析和火灾动力学模拟器FDS,得到了纵向通风排烟方式的临界风速和重点通风排烟方式的最佳排烟量;基于不同的排烟口开启状态设置工况,对烟气高度、蔓延长度、人眼高度处的能见度、CO体积浓度及排烟口的风速大小和排烟效率进行了研究. 研究结果表明:（1） 妈湾水下盾构隧道临界风速为4.5 m/s,重点排烟方式下同时开启上下游排烟口及只开启下游排烟口的最佳排烟量分别为290、410 m3/s;（2） 同时开启上下游排烟口,且及时开启火源正上方排烟口,能保证人眼高度处能见度大于10 m,CO浓度仅在火源上下游200 m范围内超过人体耐受极限,最大值仅为450 ppm,烟气高度在火源上游方向近100 m范围内升高,烟气蔓延距离缩短;（3） 同时开启火灾上下游排烟口时,及时打开火灾点正上方排烟口时的整体排烟效率比不打开时更高;只开启下游排烟口时,则正好相反;（4） 综合人员逃生指标,当发生火灾时,应采用重点排烟,同时开启火灾上下游排烟口,并及时打开火灾点最近的排烟口.      

船舶舱室火灾烟气蔓延的场-区耦合模型

针对大型船舶火灾中的烟气蔓延,分析了场模型FDS软件和区域模型CFAST软件各自的局限性。基于能量传输、组分转换和压力平衡原理,建立了船舶舱室火灾烟气蔓延的场-区耦合模型。搭建了带有4个测点的船舶舱室火灾缩尺试验平台,验证了耦合模型的有效性。对船舶舱室火灾的烟气蔓延进行了场模拟、区域模拟和场-区耦合模拟,并将温度和烟气层高度的模拟结果进行对比分析。分析结果表明:4个测点的温度均随着时间的增大而上升,在同一时刻距火源近的测点温度高,随着与火源间距离的变大,测点温度降低,4个测点的温度受烟气湍流的影响略有波动;在燃烧达到稳定状态之后,场-区耦合模型能较准确地模拟烟气层高度的变化规律,均优于场模型和区域模型的模拟结果;在计算时间上,场-区耦合模型比场模型缩减了约54%的计算时间;场-区耦合模型的模拟结果与试验结果具有良好的一致性,因此,其具有较好的工程应用价值。     

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.     

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．     

基于FDS的隧道火灾中烟道作用的数值模拟

应用火灾动力学分析软件FDS（version4．0）,以Navier-Stokes方程为基础,引入浮力修正的κ-ε湍流模型、湍流燃烧模型和辐射换热模型,建立了适用于描述隧道内烟气温度分布和气流流动的计算流体动力学模型．针对设置有顶棚烟道和未设置顶棚烟道的公路隧道,在发生火灾时的温度场和CO的分布进行模拟研究．通过对比分析,得出了设置烟道有利于降低公路隧道发火灾的温度的结论．     

基于CFD的公路隧道火灾数值模拟

为了有效控制公路隧道火灾的烟气扩散,基于计算流体动力学理论(computational fluid dynamics,CFD),采用Cfdesign软件进行数值模拟与分析,研究了公路隧道火灾的烟气运动规律,分析了不同火灾条件的温度分布和烟气蔓延规律,研究了射流风机的动力特性及其对火灾的影响.提出了公路隧道顶棚烟雾纵向扩散速度峰值函数模型、射流风机动力长度近似模型以及临界风速近似计算模型.分析表明,在射流风机动力区域的火灾,会产生大量涡流,严重危害下游人员的安全.     

电厂天然气锅炉富氧燃烧数值模拟

对传统燃烧方式下和应用富氧燃烧技术（O2/CO2燃烧技术）时电厂天然气锅炉内的燃烧特性进行数值模拟研究.结果表明随着氧气浓度的增大,整个炉膛的高温区分布趋于集中,烟气温度增加,火焰分布更为集中,充满度也越来越差.当氧气浓度为25%时,炉膛内的温度分布和烟气辐射特性与传统燃烧方式下最接近.当氧气浓度由21%上升到40%时,炉膛内烟气温度得到较大幅度的提高,燃烧器所在截面温度上升300 K以上,火焰充满度变差.     

隧道火灾疏散安全性的数值模拟分析

隧道发生火灾时,影响人员疏散的3大因素是高温、烟气的毒害性,以及烟气对可视距离的影响.文中对一段长200 m的隧道进行火灾数值模拟,获得了温度与烟气的时空变化规律.采用确定临界值,比较各个危险因素达到临界值的最短时间,辨识出隧道火灾疏散中的最大危险有害因素,指出隧道火灾疏散过程中的最重要工作是控制温度.     

基于乘客感知的地铁站台等待区服务水平评价

为研究地铁站台等待区乘客服务水平划分标准,采用乘客对站台等待区服务水平感知的研究方法以及相关调查理念,对基于乘客感知的站台等待区服务水平SP调查进行了设计,进而制定出了西安市地铁站台等待区服务水平划分标准,并与美国《TCQSM》、《HCM》中关于行人在等待区的服务水平划分标准进行了对比分析;此外选用录像采集法对西安市地铁2号线7个代表性地铁站站台等待区晚高峰时段(17∶00-19∶00)上、下行乘客密度进行了采集,并对其站台等待区服务水平进行了服务水平评价.结果表明:西安市站台等待区的服务水平划分标准略低于美国《TCQSM》、《HCM》的相关标准,其高峰时段站台等待区服务水平大部分为B、C级,只有北大街站(换乘站)多为D级,研究结果可为今后我国地铁站台等待区的服务水平判定提供经验借鉴.     

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。     

双喷空气幕在隧道火灾中的应用

为了减小火灾中烟气给人员生命财产安全造成的危害,文章在分析空气幕射流特性的基础上,提出了一种新型的、更高效的双喷空气幕,并以某公路隧道为原型,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,定性定量地分析了不同空气幕运行参数条件下的测点温度、CO浓度变化情况,进一步验证了运用流函数叠加法时得到的结论。     

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.