公路隧道侧部单点排烟模式下烟气逆流研究

侧部点式排烟可将烟气控制在一定区域内,但相较于顶部集中排烟模式,其烟气运动规律更加复杂,有待逐步明晰。从烟气逆流长度出发探究侧部点式排烟对火灾烟气控制的影响规律,提出考虑侧部点式排烟作用的烟气逆流长度预测公式。通过对影响上游烟气逆流长度的相关因素进行分析,确定了可对侧部点式排烟产生影响的四大因素:火源热释放速率、纵向送风风速、排烟口距火源距离、排烟口排烟量。然后从量纲角度进行分析,推导出上游烟气逆流长度与这4个影响参数的无量纲函数关系式。利用FDS软件建立侧部点式排烟隧道模型,并以此为模拟对象,对不同火源热释放速率、纵向送风风速、排烟口距火源距离、排烟口排烟量下的隧道火灾烟气蔓延情况进行数值模拟分析,确定了相应情况下的上游烟气逆流长度。并对结果进行处理分析与拟合,确定了上游烟气逆流长度与这4个影响参数的关系。结果表明:上游烟气逆流长度随火源热释放速率增长而增大,但当超过一定值时,烟气逆流长度趋于稳定;排烟口距火源距离对上游烟气逆流长度的影响与火源热释放速率类似,但影响程度远弱于前者;上游烟气逆流长度随隧道纵向风速增加而减小,且该效果极为显著;上游烟气逆流长度随排烟口排烟量增长而减小,但相较于纵向风速与火源热释放速率,其影响程度很弱。进而建立了考虑侧部点式排烟作用且与数值模拟结果吻合良好的无量纲烟气逆流长度预测公式。

纵向通风下隧道长度对临界风速的影响分析

临界风速可有效控制烟气蔓延,是隧道防灾通风重要参数。为分析隧道长度对临界风速的影响,采用量纲分析法构建临界风速与隧道长度关系公式,并分别在5 MW和30 MW火源热释放速率下,对不同长度隧道的火灾进行数值模拟以量化研究隧道长度对临界风速的影响。结果表明,隧道长度对临界风速具有影响,且不同火源释放速率时影响也有所不同:无量纲火源热释放速率小于0.15时,临界风速随隧道长度增大呈现1/41次方增长关系;无量纲火源热释放速率高于0.15时,临界风速随隧道长度增大呈现1/25次方增长关系。进而建立了考虑隧道长度的无量纲临界风速计算公式。