公路隧道火灾时纵向通风排烟下临界风速问题

本文运用fds软件，对1000m单向单车道公路隧道火灾进行了模拟。通过20mw火灾时温度场的发展、烟气的蔓延、烟气层高度的变化，对比分析了不同纵向风速对火灾的控制效果。得出了在该模型条件下，纵向通风风速在2.7m/s时，排烟效果最为显著。

总结国内外隧道火灾纵向通风排烟下抑制烟气回流临界风速的研究现状和规范规定。通过fds数值模拟和缩尺寸模型试验对临界风速与隧道坡度的关系进行对比分析,得出结果认为,数值模拟和模型试验结果基本符合;在同一个坡度下,纵向通风速率与回流长度近似成线性关系;当坡度为零时,抑制烟气回流所需临界风速较大。

在长大公路隧道设计阶段,必须对火灾工况下的通风排烟方案进行设计。现结合工程实例,对隧道火灾工况下的通风方案进行了计算分析,包括火灾规模的确定、需风量/临界风速的确定以及压力平衡的计算。最后得到了不同区域发生火灾需要开启的射流风机数量：当下坡段发生火灾时,需开启5台射流风机;当在上坡段发生火灾时,需开启11台射流风机。

基于我国在长大隧道火灾安全体系研究方面的需要,采用cfd方法对长大隧道纵向式通风控制火灾烟流的问题进行了数值模拟计算,研究不同通风条件对烟流的控制效果,得出了在满足控制烟气回流的基础上排烟风速的提高与所取得的降温效果对比,以及风流经过火区后的蔓延增长变化,同时总结出烟流温度分布特征及对隧道结构不同部位的危害,可为隧道的防火与通风方案的制定,以及灾后检测评定工作提供相关的理论依据和参考。

本模型揭示了公路隧道火灾时期发生逆流时火源区域烟流流动规律,分析得出公式可以估算阻止火灾时期发生逆流时所需的\"临界风速\"。从本模型得知临界风速取决于隧道高度和火源热释放率的大小。通过和在原型试验隧道火灾实验数据的比较,本模型可以为防灾通风设计提供依据。

铁路隧道横通道临界风速是横通道能否有效防烟的重要参数.根据π定理和相似理论,对影响横通道临界风速的相关因素进行量纲分析,推导出横通道临界风速与隧道纵向风速、火灾热释放率、横通道防火门的高度及宽度、横通道与隧道的夹角这5个影响参数的无量纲函数关系式;通过数值模拟并对模拟数据拟合,确定横通道临界风速与这5个影响参数的关系.结果表明:当无量纲隧道纵向风速不大于0.114时,横通道临界风速随隧道纵向风速的增大呈3/7次方的增长关系,当隧道纵向风速大于0.114时,横通道临界风速随隧道纵向风速的增大呈-3/40次方的减小关系;横通道临界风速与火源热释放率呈1/3次方的增长关系、与防火门高度近似呈6/5次方的增长关系、与防火门的门宽无关、与横通道和隧道之间的夹角呈-3/8次方的减小关系.根据这些拟合结果确定无量纲函数关系式中各未知系数的取值,进而得到横通道临界风速的无量纲计算公式.

为探讨纵向通风情况下坡度隧道火灾烟气的温度分布、回流长度等特性参数,运用火灾动力学模拟软件fds建立一个长为500m的公路隧道模型,对不同坡度、不同纵向通风速率的20组火灾工况进行模拟研究,通过分析各工况的模拟结果,并结合前人在隧道火灾烟气特性研究方面的成果,得到火灾情况下隧道内烟气的纵向温度分布规律、隧道拱顶温度变化规律、温度偏移及烟气回流长度变化规律等。

采用缩尺寸模型试验方法,对不同坡度隧道火灾时拱顶附近烟气最高温度与通风风速、火源功率之间的关系进行了研究.试验结果表明,坡度对隧道火灾纵向通风时拱顶附近烟气温度有较大影响,以纵向通风方向为参考方向,随着隧道坡度的增加,拱顶附近烟气温度呈下降趋势.对比分析水平隧道纵向通风下拱顶最高烟气温度的kurioka模型,引入坡度修正系数,建立了修正后的拱顶烟气最高温度预测模型,可用于有坡度隧道火灾纵向通风时拱顶烟气最高温度预测.

纵向通风对隧道火灾烟气层结构及竖井排烟的影响机制研究

公路隧道发生火灾时易造成严重后果,纵向通风作为火场排烟降温的常用措施会改变燃烧的火源功率及相关火灾参数,影响公路隧道通风排烟的设计.利用按照弗洛德相似性原理自行设计建造的公路隧道火灾烟气输运特性研究试验台,研究了不同纵向通风风速下燃料火源功率、火焰形状和烟气层高度、距火源2m人眼高度处一氧化碳体积分数、隧道横截面竖向温度及隧道纵向人眼高度处温度的变化规律.结果表明,所研究的火灾参数与纵向通风之间呈现非线性变化关系,火源功率在纵向通风作用下出现“双驼峰”现象,随风速增大,火源功率、火焰主体长度与亮度的变化规律相似,平均燃烧速度与一氧化碳体积分数、温度变化规律一致.

火灾集中排烟模式下,隧道两端射流风机需向隧道内部补充新风,以使排烟区域向火源附近排烟口方向集中,缩小烟气影响范围。从烟气控制效果出发,提出排烟效率、烟气蔓延范围、能见度3个指标作为判定合理机械补风的依据。以某越江隧道工程集中排烟为例,采用火灾动力学模拟软件fds对-2.8%坡度隧道在不同排烟口开启方案(上游3个、下游3个;上游2个、下游4个;上游1个、下游5个)、不同纵向补风风速(0、1、2、3m/s)下的12组火灾工况进行模拟计算。结果表明:纵向补风风速对集中排烟效果影响显著,本隧道区段火灾集中排烟时的合理纵向补风风速为2m/s,小于纵向通风时的临界风速值。

防止烟气逆流的临界风速是隧道火灾通风排烟系统设计的主要指标。国内外对纯烟气逆流的临界风速研究较多,对阻塞明显且夹带火焰的烟气逆流问题研究得则很少。通过模型试验和数值模拟,对列车着火阻塞在隧道内形成的夹带火焰的烟气逆流及其临界风速进行分析。考虑列车对隧道的阻塞比和火焰热辐射作用的影响,利用能量方程推导出计算临界风速的新公式,并与oka-atkinson公式、wu-bakar公式等计算纯烟气逆流的临界风速公式进行比较。结果表明新公式更适用于夹带火焰的烟气逆流的情况。同时还发现,列车中部着火和头部着火情况下的临界风速相近,但与列车尾部着火的临界风速不同;隧道内有列车着火和隧道内着火但无列车情况下的临界风速也有所不同。

公路隧道排烟系统排烟风口的流量分配特性对排烟系统排烟口的合理设置甚为重要。借助于cfd技术分析了纵向风速和排烟风量对于隧道排烟系统排烟风口流量分配特性的影响。结果表明,排烟风口的排烟能力依赖于纵向风速和排烟风量的合理匹配,排烟风量应综合经济和技术两方面的因素来确定。

半横向通风方式下公路隧道火灾数值模拟——采用流体力学模拟的方法，对半横向通风方式下公路隧道的火灾工况进行了数值模拟计算。通过对不同吊顶风口距离和开启个数的通风方案下的速度场和温度场分析。评估了各通风方案所能达到的效果。比较各通风方案的数据，进...

为了研究设有自然通风口的公路隧道内火灾行为,按隧道原型制作了比例模型。结合实验数据分析了火灾时隧道内烟气传播的速度规律、局部温度与沿程温度的分布规律以及隧道火灾行为下人员逃生的要求;通过比例换算,推算出烟气影响范围、人员逃离速度和通风口最近设计距离。

针对双车道单向行驶高速公路隧道火灾提出三种排烟方案。利用fds软件数值模拟火灾时各方案对烟气迁移和温度分布的影响,最后优选火灾时的排烟方案。结果表明:三种方案均能起到很好的排烟效果。若不考虑成本及技术难度,组合排烟方式效果最佳;若考虑成本和技术难度,则设置排烟口排烟效果最佳。在实际隧道发生火灾时,应综合考虑决定选取哪一种方案。若选用组合排烟方式,笔者建议火灾时,火源上游仅开启射流风机,火源下游则应同时开启排烟口,这样既节约成本,又能达到目的。

研究了多竖井城市公路隧道自然通风条件下的火灾烟气扩散规律．在某真实隧道内实施了全尺寸燃烧试验，试验过程中顶棚下方烟气温度沿纵向朝出口快速衰减，火源附近存在明显的烟气分层现象，大量烟气从竖井排出，下游排烟竖井个数多于上游．使用fds火灾软件开展基于计算流体动力学的大涡模拟，火源区网格尺寸为0．083m．采用并行计算技术，模拟得到的顶棚下方烟气温度、烟气前锋、竖井进/排烟均与试验数据吻合较好．进一步的数值模拟结果表明：降低环境温度或竖井组间距有助于降低顶棚下方烟气温度，同时提高竖井出口的排烟质量流量．本研究为该类隧道的设计与修建提供了理论与技术支持．

以某地铁隧道过江段为研究对象,基于cfd数值模拟方法,采用大涡模拟火灾分析软件fds对相同纵向风速条件下,排烟道内不同排烟风速对地铁列车火灾烟气控制效果的影响进行模拟对比分析,分析结果可为设计单位对在排烟风机的选取提供一定的参考。模拟分析的结果表明,当纵向风速设定为1m/s时,排烟风道内排烟风速为5m/s即能达到较好的地铁列车火灾烟气控制效果。

利用长宽高为6m×1.5m×2m的隧道模型,进行了纵向排烟和高压细水雾灭火实验.通过对火源附近各测点温度的测试,分析了不同工作压力高压细水雾对柴油池火的控制效果,以及纵向排烟和细水雾不同的开启时间对控火效果的影响.结果表明:对于油面尺寸为250mm×200mm的柴油池火,在没有纵向排烟情况下,6mpa细水雾就可以有效扑灭柴油池火;在纵向排烟和高压细水雾同时开启的情况下,15mpa细水雾的控火和灭火效果最好;在高压细水雾启动之前30s优先开启纵向排烟的话,可以达到很好的灭火效果.

通过1/20小尺寸模型实验对城市隧道火灾组合通风排烟方式下的排烟特性进行了研究.通过对不同纵向风速和不同排烟量下温度和烟气实验结果的分析,表明隧道的顶部排烟量越大,烟气层下降越慢,越有利于隧道内的人员疏散,但是排烟量的增大对降低隧道顶部温度效果不大.根据实验结果可知,对于组合通风方式下的隧道火灾,应先打开顶部排烟口进行排烟,然后开启火源上游风机进行纵向通风,纵向通风风速应控制在临界风速左右.

为了研究隧道火灾半横向排烟对烟气排放效果的影响参数,同时为半横向通风排烟下隧道火灾烟气蔓延情况的系统性研究提供试验数据支持,建立缩尺比例为1:10的水平模型隧道开展火灾试验,并对火灾半横向排烟时排烟阀和排烟道内的烟气流动进行理论分析。结果表明,水平公路隧道半横向排烟情况下,理论分析得出的排烟阀处烟气流速与模型试验结果基本吻合;在火源附近,冷空气与高温烟气掺混较少,温度较高;在靠近风机处,排烟阀烟气流速较大,但同时因远离火源,热量损失和掺混冷空气较多,因而温度较低;排烟阀开启个数、间距、单个面积以及排烟阀离风机的距离,均会对半横向排烟系统的排烟效果产生影响。

【摘要】为满足公路隧道通风降噪的需要，提出了射流风机推力影响因素及其选 用要求。在计算隧道中总推力的前提下确定出射流风机的推力。并确定所用风机 的数量。 关键词：喷流式通风机隧道选用计算 一、引言 在公路隧道纵向通风系统中，射流风机通常是并联为一组，并沿隧道方向间隔布 置，为了满足隧道内噪声环境的要求，射流风机通常配有整体消声器。在夜间， 为了防止隧道洞口产生较大的噪声，通常是只运行隧道中间部分的风机，或者加 长靠近隧道洞口处的风机消声器长度，或者采用双速射流风机。 二、射流风机推力影响因素及选用 1.每组风机之间的纵向距离 如果隧道中每组风机之间具有足够的距离，则喷射气流会有充分的逐渐减速，如 果喷射气流减速不完全，将会影响到下一级风机的工作性能。一般情况下，每组 风机之间的纵向间距取为隧道截面水力当量直径的10倍或10倍以上，也可以取 风机空气动压(pa)的十分之一作风机