屏障影响下慢行道隧道防止烟气倒灌策略研究

因事故隧道火灾烟气蔓延至隧道洞口时,在环境风作用下会倒灌至相邻非事故隧道。通过数值模拟研究不同环境风速下设慢行道交通隧道洞口烟气倒灌特性,探究封闭声屏障设置自然开口协同防烟倒灌最优方案。结果表明:非事故孔洞不采取防烟措施时,火灾烟气倒灌侵入率随着环境风速的增加而增加;慢行道发生火灾时,车行道防止烟气倒灌的防烟风速随着环境风速增加而增加,并呈现线性变化;车行道发生火灾时,慢行道维持正常的运营风速0.5 m/s即可防止烟气倒灌侵入慢行道;在封闭声屏障自然排烟口开口率设置为10%时,连续开口和挡烟垂壁的自然排烟协同方案最佳,火灾烟气对非事故孔洞的侵入率最低。

矿井平巷木材火灾烟流滚退理论分析与实验研究

为了研究矿井火灾产生的滚退烟流的危害,理论分析了矿井火灾后烟流发生滚退的条件及滚退特征,进行了真实巷道木材火灾实验。从烟流滚退滞止点的压力平衡和最小经验进风风速两个角度进行了烟流滚退的条件判别;基于环境流体力学、传热学和前人研究成果对滚退烟流的滚退特征数学模型进行了探讨和分析;并进行了真实矿井木材火灾实验,对相关实验数据和实验现象、烟流滚退特征数学模型进行了相互对比、分析和验证。结果表明,滚退烟流的特征参数数学模型和实验数据、实验现象吻合较好。

列车着火后停留在隧道内的火焰烟气逆流临界风速

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。

矿井火灾烟流滚退距离的数值模拟

根据质量、动量、能量和组分守恒原理建立了考察烟流滚退距离的数学模型,并采用计算流体力学方法进行了数值求解,求解结果与试验结果基本一致.以一个大规模火灾为例,考察了不同通风风速和火源热释放速率对烟流滚退距离的影响.结果表明:烟流滚退距离随通风风速的增加而显著降低,随火源热释放速率的增强而不断增长且在低热释放速率时增加幅度较大.

铁路隧道火灾中烟气逆流层长度的研究

以狮子洋隧道为工程背景,对不同火源热释放速率、不同通风风速、不同坡度及不同断面当量直径情况下的火灾进行了数值模拟。分析了隧道烟气逆流层长度的变化规律,并对模拟数据进行了拟合。结果表明,隧道烟气逆流层长度与通风风速、火源热释放速率、隧道断面当量直径的自然对数值拟合均符合直线关系,呈递增或递减变化;坡度对烟气逆流层长度的影响随通风风速的增大而减弱。在分析烟气逆流层长度变化规律的基础上,建立了烟气逆流层长度与火源热释放速率、通风风速及断面当量直径的关系式,通过对数据拟合获得了烟气逆流层长度公式,该公式推导合理,并有所创新。

公路隧道发生火灾时CO浓度分布及人员逃生模拟

利用FLUENT数值模拟软件对隧道不同位置发生火灾时进行了模拟分析。选取火灾规模为10 MW,设定不同起火位置、不同入口风速、不同风机运行方式,分析隧道内CO浓度分布和临界风速,得出风机射流方式对隧道内CO浓度分布的影响和人员逃生方向的选择。隧道入口附近发生火灾时,尽量采用第一组风机正向运行。隧道出口附近发生火灾时,保持射流风机的正向射流状态。隧道中部附近发生火灾且隧道的风速能达到临界风速时,能有效控制烟气回流现象。

巷道火灾烟流滚退距离的理论研究

从因次分析的角度出发,获得反映巷道火灾时期烟流滚退距离变化规律的通用无因次表达式,该表达式包含火源热释放速率、巷道风速、巷道倾角等参数与无因次滚退距离之间的函数关系.分析了该表达式中各个参数与无因次滚退距离之间单调性,结果表明En与l呈单调递增关系,Fu与l和θ呈单调递减关系.研究结果为巷道火灾烟流滚退的模拟实验奠定了基础.图2,表1,参9.

巷道火灾密闭过程中烟气温度及流动特性研究

为研究巷道火灾密闭过程中烟气的温度变化规律及流动特性,通过缩尺寸实验台和FDS数值模拟软件对12.65,18.97,25.30 kW不同火源功率及25%,50%,75%,100%不同密闭比例条件下的巷道火灾进行模拟实验。结果表明:密闭比例的增加会使火焰倾角减小,当巷道完全密闭后,火焰形状近似垂直,顶板热辐射和温度增加;巷道在50%和75%密闭比例之间存在1个突变值,当超过此突变值后,顶板温度会急剧升高,同时燃烧会更快进入衰减阶段,且火源功率越大衰减越早;密闭比例的增加会导致烟气逆流长度上升,增加纵向通风速度可有效地抑制烟气逆流现象,当实际巷道火源功率为4 MW时,纵向通风风速设定为3.8 m/s能使烟气逆流得到较好的控制。

矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素,利用COMSOL软件对火区进行数值模拟,建立巷道三维模型,得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件,分析火风压作用下,火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律,得出不同因素与临界风速的关系,为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时,巷道入口风速越低,火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部,随着风速增大,向巷道下部蔓延;风速较低时,在火区火风压的作用下,会产生烟流逆退现象,随着风速的增大,逆流层长度和厚度随之减小;巷道入口通风条件不变时,火区温度越高越容易产生烟流的逆退,影响范围越大;巷道高度越高、上行风坡度越小,越易发生逆退现象;不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系,其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象,影响范围较大;火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。

隧道纵坡对烟气逆流层长度的影响研究

基于纵坡坡度对隧道火灾烟气逆流层长度影响的重要性,本文以某实际隧道工程为研究对象,借助FDS5.0软件对不同坡度时该隧道火灾烟气逆流层长度进行数值模拟研究。从其他文献中总结出烟气逆流层长度随坡度和通风风速变化的规律。根据数值模拟数据分析拟合出新的坡度隧道临界风速的坡度修正公式,该公式完全满足关于逆流层长度受纵坡影响的规律,并较已知经验公式更好地与试验数据相符合,能更好地指导设计人员对隧道纵坡的选取。

几个典型隧道火灾问题研究进展

由于隧道数量的增加和隧道火灾造成的人员伤亡和财产损失巨大,隧道消防安全的研究一直是个热点问题。鉴于目前隧道火灾基础理论方面所开展的研究尚需深入细化,本文分析总结了几个隧道火灾基础问题的研究进展情况,主要包括隧道火灾的最高温度、火焰长度计算及隧道内温度衰减、火灾烟气回流和临界风速模型的演化等,较系统地总结了目前隧道火灾的几个主要研究方面的成果,指出了以往研究的一些不足之处。分析结果表明:目前对隧道火灾的研究主要集中于隧道内温度场特性、隧道内纵向风火灾发展的影响以及对隧道火灾烟气控制的研究。然而在隧道火灾基础理论方面所开展的研究还不够系统,因此要有效利用已有的可靠数据,对交通隧道火灾进行更加基础性和系统性地研究。需要进一步研究的内容包括:1)目前隧道火焰长度模型主要用于自由燃烧及机械通风影响下的隧道火灾,对于采用自然通风或横向通风的隧道,其火焰长度模型还有待进一步研究。2)当前的烟气回流模型多是通过小尺寸实验或较小火源功率实验进行验证,对于火源功率较大时烟气回流距离的函数关系是否仍然成立尚需进一步验证。3)由于限制风速较临界风速在控制烟气回流的同时可保持烟气层的稳定,更有利于火灾扑救和人员疏散,但目前关于限制风速的计算模型还未被提出,其与隧道几何尺寸的定量关系还需进一步研究。4)国内外对隧道火灾的研究主要是基于小尺寸模型,虽然得到了不少结论,澄清了很多现象,但是缺乏大规模火灾实验数据的验证,还要进行更多大尺寸或全尺寸实验来验证这些理论。5)对于UTLT类隧道的烟气蔓延与控制目前只进行了一些小尺寸实验研究,不能很好地指导该类隧道的防火设计,亟需进一步的理论研究和大尺寸实验验证。

城市地下交通联系隧道临界风速关联式的建立与验证

根据城市地下交通联系隧道(UTLT)的火灾成灾规模和结构特点,利用FDS软件,建立UTLT隧道火灾场景的数值模型,揭示了Wu&Bakar公式的局限性,选取16组不同工况,模拟分析不同纵向风速下隧道火灾烟气回流长度,得到不同火源功率、隧道横断面尺寸下的临界风速。利用模拟结果,拟合出UTLT隧道临界风速与火源功率Q、隧道水力直径H和宽高比n的关联式。通过8组新工况,对所提关联式进行模拟验证,并与Wu&Bakar提出的临界风速计算公式计算结果进行对比,结果显示,Wu&Bakar临界风速公式的计算值相对偏小,而本文所提拟合关联式的模拟误差均在10%以内,更加接近FDS的模拟值。本文所提临界风速拟合关联式,为今后UTLT类隧道火灾模拟中临界风速的选取提供了一定的参考。

木材火灾诱发次生灾害的实验分析

通过巷道内木材火试验,从氧气浓度、温度、实验现象等方面分析,判定了本次木材火实验产生了次生灾害,同时验证了A·罗伯特燃烧类型评判标准、风流与巷壁热交换基本定律等相关理论的正确性。最后为了防止次生灾害发生,提出了相关建议。