火源位置对侧向排烟隧道排烟效果影响研究

在采用侧向排烟的隧道内,由于火灾可以出现在距离排烟口的不同位置,隧道内温度及烟气流动也随之发生变化。因此,采用FDS,通过设定不同的纵向火源位置,研究侧向排烟隧道内的温度与烟气流动特征。结果表明,侧向排烟口对一定范围以内的区域能起到降温作用,其排烟量越大,温度降低越显著;侧向排烟口距离火源越远,越容易发生吸穿;排烟量的增加能显著减少烟气的纵向传播距离;与排烟量相比,火源位置对总排烟效率的影响不大,只对较近排烟口的排烟效率有明显影响。

隧道宽度对侧向排烟系统排烟效果的影响研究

为了研究不同隧道宽度对侧向排烟系统排烟效果的影响,基于FDS数值模拟分析方法,结合不同隧道宽度和排烟量对隧道拱顶温度、烟气层厚度及排烟效率等参数进行分析。结果表明:在相同边界条件下,隧道越宽,拱顶纵向温度衰减越剧烈,纵向方向烟气蔓延长度越长;在不同隧道宽度下,排烟量越大,侧向排烟效率越高;排烟效率受隧道宽度的影响较大,在相同排烟量下,随隧道宽度增加,各排烟阀排烟效率及总排烟效率均呈递减趋势,隧道宽度从10 m增至20 m,排烟效率降低了18个百分点左右;在隧道宽度为20 m时,不同排烟量下排烟效率均在50%左右,表明隧道宽度在20 m以上时排烟效果相对较差,建议隧道宽度大于20 m时不宜采用侧向排烟方案。

侧向排烟口对双层隧道机械排烟的影响

双层隧道具有空间利用率高,通行量大等优点,但由于顶部空间有限,多采用侧向排烟的方式控制隧道火灾时烟气的蔓延。以某越江隧道为例,采用火灾动态模拟软件FDS,改变排烟口数量、面积、间距,设计6个火灾场景,定量分析侧向排烟口的设置对机械排烟效果的影响。分析各排烟口流量、流速,分析隧道内温度分布、能见度分布。结果表明:在火源功率20 MW、无纵向风条件下,排烟口面积、排烟口开启数量以及排烟口间距都在火灾发生初期对烟气的蔓延起控制作用;提出在排烟口面积为4m2、排烟口间距为90m、火灾时开启4个排烟口时,排烟效果更经济合理。

侧向排烟城市道路隧道的水幕阻烟隔热性能研究

为探究侧向排烟城市道路隧道的水幕阻烟隔热作用,并为隧道的水幕设计和消防疏散提供参考,使用FDS软件对水幕模型进行数值模拟计算。在8 MW的火灾规模下,研究隧道顶部2个喷头和4个喷头2种布置方式,0. 08、0. 1、0. 25、0. 4 MPa 4种水喷头工作压力、侧向排烟量大小、排烟口间距和数量等主要因素对隧道水幕阻烟隔热性能的影响,分析比较烟气扩散范围、温度及能见度的变化规律,评估隧道疏散救援环境。结果表明:水幕系统能抑制隧道内烟气的扩散,阻止隧道温度过快上涨,并能改善隧道内的能见度;水幕系统在排烟量增加、排烟口间距减小、排烟口数量增加的情况下,阻烟隔热性能更明显;水幕系统对隧道内能见度的改善作用只维持于火灾发生的前中期,后期效果将减弱,因此消防救援工作应在火灾发生的前中期开展。

侧向排烟系统排烟口机械排烟数值分析

针对侧向排烟系统在隧道中的应用,采用FDS数值模拟,根据N百分法计算分界面温度,研究隧道发生火灾时排烟口吸穿现象。通过分析排烟口处的温度、hDEP和CO质量分数变化研究侧向排烟口的排烟效率。研究表明:适当增大排烟风速可以加快烟气排出隧道,同时降低隧道顶棚处温度,但是排烟风速过大会造成吸穿现象,导致排烟效率低。为保证排烟效率,应控制烟气层覆盖至少一半排烟口,单个排烟口的排烟风速宜取4.5~6.0m/s。

侧向排烟方式下隧道宽度对烟气特性的影响

基于FDS数值模拟方法,构建采用侧向排烟方式下,断面为不同宽度的公路隧道数值计算模型。研究不同隧道宽度下各行车道上方拱顶处、人员高度处烟气温度分布及排烟口处的排烟效率,以期为人员疏散及实际工程的通风排烟体系设计提供参考依据。研究结果表明:增加隧道宽度有利于降低拱顶及人员高度处烟气温度,但是会导致侧向排烟效率下降,特别在隧道车道数增加为4车道及以上时,排烟效率的衰减率也逐渐增大;在隧道横向方向上,火源处拱顶烟气温度分布呈非对称分布,侧向排烟影响范围有限,对各行车道作用效果不同;对于人员疏散来说,在烟气与冷空气卷吸严重的排烟口附近及隧道纵向方向上烟气蔓延的最远端,危险性较高。

特长水下隧道侧向排烟模式的排烟效果研究

为了研究特长水下隧道侧向排烟系统的排烟效果,以某特长城市水下隧道工程为例,借助FDS软件建立模型。对比有、无纵向风情况下,隧道内不同车道上方烟气层高度及人眼高度处能见度分布。结果表明:侧向排烟模式下,隧道内不同车道烟气分布差异明显,纵向风对排烟系统的排烟效果有明显影响。

侧向集中排烟作用下隧道火灾烟气逆流长度规律试验研究

烟气逆流长度是隧道火灾进行烟气控制所需要研究的重要参数之一,该文通过在缩尺寸试验对侧向集中排烟作用下的烟气逆流行为进行研究,试验发现烟气逆流长度随侧向集中排烟风速增加而衰减得更快,但是以较大的纵向通风风速使烟气逆流长度衰减至火源附近位置时,由于侧向集中排烟产生的横向抽吸力限制了烟气向下游的蔓延运动,导致烟气逆流长度衰减逐渐变缓的现象,揭示了烟气浮力、纵向通风惯性力及侧向集中排烟产生的横向抽吸力三相力的复杂耦合机制。

排烟口间距对双层隧道侧向排烟效果的影响研究

通过数值模拟软件FDS研究不同排烟口间距对双层隧道侧向排烟的影响。研究表明,排烟口间距对隧道顶部温度的分布影响不大,火灾初期较小的排烟口间距有利于控制烟气的蔓延,但随着火灾的发展,排烟口间距对烟气蔓延范围及能见度的影响逐渐减弱。由于排烟口位于侧墙上面,对烟气层的扰动较强,导致排烟口附近的能见度下降较快。

隧道侧向排烟系统小尺寸模型试验研究

为了探究侧向排烟系统对隧道火灾烟气的控制效果及其对烟气蔓延状态的影响,进行了小尺寸(相似比为1/14)的模型试验研究。试验中获得了不同排烟风速作用下,模型隧道中温度场以及隧道出入口处的风速变化情况,对诱导风速和回流烟气长度进行了无量纲分析,并计算了隧道中的烟气层高度。结果表明侧向排烟系统工作时产生的诱导风速对车行隧道火灾烟气的蔓延有明显的抑制作用,并提出了最优诱导风速所对应的无量纲回流烟气长度;另外,通过对温度场的数据分析发现,侧向排烟系统有助于保持烟气层的稳定,能够使其界面层维持在较高位置。

侧向集中排烟应用于海底隧道的分析优化

以某特长海底隧道工程为例,研究火灾下纵向诱导通风+侧向集中排烟模式对烟气的控制效果。设外车道、中间车道、内车道发生火灾的场景,分析隧道坡度-3%、0%、3%情况下下隧道内的烟气蔓延情况,测出隧道纵向温度分布、烟气速度矢量分布、能见度分布,验证了纵向诱导通风+侧向集中排烟系统的有效性,确定了适用于不同坡段隧道的烟气控制措施。

侧向集中排烟隧道火灾烟气控制优化

针对某特长沉管公路隧道采用侧向集中排烟系统的实际,采用FDS对隧道内温度场分布、2m高处能见度分布、烟气蔓延范围、排烟效率等指标进行定量分析,获得合理的烟气控制方案。结果表明:火源位于-3%坡度段内,火源功率50MW的合理纵向诱导风速为2.5m/s,合理排烟口开启方案为上游开启1组/下游开启4组排烟口;0坡度段合理的烟控方案为两端排烟,上游开启2组/下游开启3组排烟口,并配合1.5m/s的纵向诱导风速;3%坡度段合理的烟控方案为下游端排烟,上游开启2组/下游开启3组排烟口,并配合1m/s的纵向诱导风速。

隧道内顶棚和侧向机械排烟效果对比

为了比较顶棚机械排烟和侧向机械排烟在隧道火灾中的排烟效果,采用数值模拟的方法对隧道火灾中两种排烟方式的温度分布、流场分布、排烟量、排热量以及排烟效率进行对比。结果表明,两种排烟方式的流场分布与烟气吸入方式差别较大;侧向机械排烟更容易发生吸穿;顶棚机械排烟的排烟量和排热量更高,排烟效果更好;侧向机械排烟由于更容易发生吸穿,导致大量的空气进入排烟口,其排烟效率始终小于顶棚机械排烟。

双层盾构公路隧道侧向重点排烟效果研究

利用FDS对某双层盾构公路隧道的侧向重点排烟系统进行了模拟研究,探讨了排烟口面积、间距、排烟口开启方案以及纵向通风对排烟效果的影响。结果表明:在无纵向风的条件下,火灾稳定后排烟口的面积为3~5 m^(2)、排烟口间距为60~100m时,排烟口的面积和间距对排烟效果的影响很小。随着纵向通风风速的增大和上游排烟口开启数量的增加,隧道侧向排烟系统的排烟效率明显减小。双层隧道上下层排烟口的排烟效率分布规律基本相同,下层隧道的总排烟效率略高一些。本文所研究的双层隧道发生20 MW火灾时,在纵向通风风速2 m/s下,排烟口间距为60 m,排烟口面积为4 m^(2),上游开启2个排烟口、下游开启4个排烟口时排烟效果更好。

大跨径隧道不同车道火灾对侧向集中排烟效率影响研究

为探究大跨径隧道不同车道发生火灾时的烟气流动特性及其对侧向集中排烟系统的影响,应用FDS软件探究了大跨径水下隧道火灾特性。首先,研究火源位于不同车道对烟气温度分布特征的影响;然后,分析隧道内烟气流动特征,得到火源位于不同车道时的隧道流场分布情况、烟气蔓延范围;最后,根据数值模拟结果计算不同车道发生火灾时侧向集中排烟系统的排烟效率。结果表明:火源不在隧道中心位置时,两侧的烟气温度分布不对称,近壁面一侧烟气温度高于远离壁面一侧的温度;火源靠近隧道侧壁时,近火源处的烟气将因惯性力的作用而产生涡旋;火源位于不同车道对横向集中排烟的排烟效率影响较大,火源距排烟口的横向距离越远,排烟效果越好,其主要原因是当火源远离排烟口时,烟气在纵向蔓延中不会产生强涡流以及烟气分流现象,从而提高了排烟效率。

隧道侧向集中排烟系统排烟阀设置间距选择

对于隧道内侧向集中排烟系统的方案比选中,选择合理的排烟阀间距,对于有效地控制隧道内的烟气蔓延及提高排烟效率起着至关重要的作用。通过采用FDS模拟软件对隧道内的火灾工况进行数值模拟分析,分别通过对50 m,60 m,70 m三种不同排烟阀设置间距时的火灾烟气蔓延规律以及烟气控制效果进行对比,确定当排烟阀的间距为50 m时,能够达到很好的烟气控制效果与排烟效率,且此时隧道内的温度、能见度指标均未达到临界危险值,有利于人员的安全疏散。

超长水下公路隧道侧向重点排烟系统合理排烟量分析

苏州某水下公路隧道全长9km,最大断面面积约142m2,其距离长、断面大的特点对隧道排烟系统的合理性设计提出了更高的要求,而排烟量的合理性是隧道排烟系统合理化设计的前提。为此,先采用理论公式进行计算,后采用FDS数值模拟的方法研究了隧道侧向重点排烟系统在火灾荷载为50MW,排烟量分别为220m3/s、240m3/s、260m3/s时的烟气蔓延范围、排烟阀处温度、流速、排烟效率的变化规律。结果表明:超长水下公路侧向排烟系统在50MW火灾下,不同排烟量时排烟阀排烟效率、烟气蔓延范围均无显著差异,且排烟阀处温度、流速均在要求范围内;理论计算与数值模拟均表明合理排烟量的计算值为220m3/s,设计值为260m3/s。研究结果可为水下长隧道侧向重点排烟系统排烟量的理论计算提供方案参考。

沉管隧道单组排烟口合理开启角度研究

研究沉管隧道侧向集中排烟模式下排烟口的开启策略。采用数值模拟和物理试验2种手段,在保证流量均匀的前提下,通过调整各排烟口的有效过风面积,得出沉管隧道侧向排烟时不同排烟口开启组合工况下各排烟口的合理开启角度,为沉管隧道火灾工况下通风排烟策略的制定提供基础性数据。

排烟口布置方式对防护工程机械排烟效果的影响

防护工程若发生火灾,高温烟气会迅速蔓延,人员不易疏散,危害极大。针对某防护工程的防排烟系统采用性能化设计,通过数值模拟,比较排烟口布置在管道侧面侧向排烟和排烟口布置在管道底部底面排烟2种方式的排烟效果。结果表明,排烟口开在管道侧面侧向排烟的方式排烟效果更好,该方式更有利于人员疏散。针对侧向排烟系统,研究了排烟量对排烟效果的影响,并对工程排烟系统优化进行了性能化评估。

侧部集中排烟隧道排烟量优化研究

从火灾烟气蔓延及其控制效果出发,采用FDS6. 2构建东湖隧道侧向集中排烟模型,通过对不同排烟量下隧道内烟气蔓延范围、排烟效率、温度场、人员疏散微环境排烟效果指标进行定量分析,得到东湖隧道侧部集中排烟系统在20 MW火灾时合理排烟量为300 m3/s。研究表明,侧部集中排烟模式下,当风机排烟量大于有效控烟所需风量时,配以2. 69 m/s隧道断面风,风机排烟量越大对隧道内火灾烟气蔓延的控制效果越明显。