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.     

高温渣罐车通过时隧道内的热传递

研究了高温渣罐车通过隧道时,因高温热源的传热影响而使隧道内温度场发生变化,隧道内动态热源的热传递问题,并结合实例计算出了隧道内的温度分布情况。     

动车组车内行李架火灾数值模拟

建立了模拟动车组车内火灾的计算流体动力学模型,基于低马赫数三维非稳态Navier-Stokes控制方程,使用大涡（LES——LargeEddySimulation）湍流模型计算火驱动的空气流动,对动车组行李架上小型火灾进行了数值仿真研究,分析了动车组行李架上小型火灾时车内烟气、温度及速度分布特点．结果表明：行李架上小型火灾事故时,烟雾仅在车顶部空间蔓延,只有顶部空间温度升高较为明显,既车顶部火源较小的小型火灾可以导致较高的局部高温．     

隧道火灾作用下水泥路面瞬态温度场计算方法

隧道发生火灾时水泥路面板内升温迅速,温度梯度较大,采用数值方法求解路面热传导偏微分方程易导致数值解振荡、计算结果失真,且过程繁琐.根据火灾下水泥混凝土热工参数变化规律及傅里叶余弦变换,推导了隧道火灾下路面内温度场的理论计算公式,并与通用有限元软件计算结果进行了比较.结果表明,推导公式可用于计算连续时间内路面板不同位置的温度分布,较好解决了数值方法求解路面瞬态温度场时数值解振荡、不连续的问题,提高了计算精度,且路面内温度场变化规律呈明显的抛物线型态势,与一维热传导微分方程的物理意义吻合较好.因此,推导公式求解火灾下路面结构瞬态温度场具有更好的适用性.     

公路隧道运营期火灾烟气流扩散规律及救援对策

火灾发生时隧道内烟气流的扩散规律对火灾救援至关重要。以张涿高速公路分水岭特长隧道为背景,采用计算流体动力学方法,对隧道火灾烟气流扩散进行数值模拟,总结了火灾工况下的烟气扩散规律,据此提出了相应的公路隧道火灾救援对策。     

烟囱效应对电缆隧道火灾蔓延影响研究

为了研究电缆隧道火灾在山地地形中的发展过程及规律,为电缆隧道火灾的防治与隧道结构的设计提供基础依据,利用三维火灾动力学模拟软件FDS对含不同坡度段的电缆隧道火灾进行了模拟试验研究,分析了电缆隧道发生火灾时烟气蔓延情况、火焰蔓延速度以及温度分布情况等规律。研究结果表明：电缆隧道内的坡度段在火灾过程中会形成烟囱效应,进而影响电缆隧道火灾的发展;随着电缆隧道坡度段坡度的增加,隧道内的高温区域减小并向着有坡度段的一侧移动;隧道的坡度与隧道左端面的进风速度有正相关的关系。     

火灾工况下两车道公路隧道承载力计算方法

常规下衬砌结构承载力的计算主要采用荷载结构法与地层结构法。但在火灾工况下,衬砌截面上每一点的温度分布不均,随厚度增大而降低,同时,材料的物理力学参数以及衬砌厚度也随着温度的变化而变化,而在常规计算方法中,计算参数的定义很难反映火灾工况下材料物理力学参数的实际变化。因此,本文提出一种能够反映火灾下材料物理力学参数实际变化的计算方法,同时将衬砌单元由常用的梁单元换成平面应变单元,然后根据实际情况对模型分层赋予属性并进行结构承载力计算,为以后火灾工况下公路隧道承载力计算提供借鉴。     

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。     

地铁区间小净距上叠风道施工力学效应研究

依托重庆轨道交通四号线某区间小净距隧道小净距上叠风道施工过程,利用平面弹性复变函数理论将二维连通地铁小净距双洞隧道近似等效为一个椭圆单洞隧道,求解围岩压力;将计算结果与二维数值模拟进行对比,分析证明等效计算模型实际可行;建立三维施工数值模型计算风道施工力学效应。通过三维模拟,分别找到在施工过程中应力和位移的4个控制点并分析。结果表明:风道的开挖施工对被风道、区间隧道和风井三向类包围的岩土体有显著影响;推导的二维简化计算模型可用于类似连通小净距隧道的简化计算,尤其小净距隧道的联络通道段;对风道开挖的三维模拟结果可用于指导同类型风道上叠工程。     

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。     

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。     

公路隧道火灾特性及其防治初探

根据国内外公路隧道火灾案例统计资料和典型火灾试验结果,分析了公路隧道火灾的特点、温度分布规律以及压力分布性态,并对公路隧道防灾救援技术的相关问题进行了初步探讨。     

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。     

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。     

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.     

防火涂料在隧道防火设计中的应用研究

介绍了公路隧道火灾特点、火灾破坏特性、隧道内火灾温度分布规律以及公路隧道防火涂料的分类与一般要求,给出了康家崖至临夏高速公路南龙山和南阳山隧道防火设计中确定的防火涂料技术指标,可供类似工程参考。     

中梁山隧道洞口窜流二次污染数值分析

隧道出口污染空气窜流易被相邻的隧道进口吸人形成二次污染,恶化相邻隧道内的运营环境.以k-ε方程三维紊流模型及多组分扩散传输方程为物理计算模型,采用FLUENT流体计算软件模拟了中梁山隧道在不同自然风条件下洞口废气的扩散情况,得出该隧道对另一隧道入口的影响程度.提出了以树林替代挡壁来减少二次污染的建议.     

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.     

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.