超宽断面沉管隧道侧壁排烟口间距研究

为了确保超宽断面沉管隧道运营安全,设置合理的侧壁排烟模式下排烟口参数是至关重要的。本文依托某八车道沉管隧道工程,开展了1∶15模型试验,以烟气温度扩散范围、烟气蔓延范围为评价条件,分析了当火源位于两个排烟口中间位置时,20 MW火灾工况下侧壁排烟口不同设置间距下的烟雾流态特性,得到如下结论:①烟气温度扩散范围以及烟气蔓延范围均与排烟口间距呈正相关关系;②侧壁排烟模式下,排烟口间距大于84 m时烟气扩散的控制效果较差,因此间距设置不宜超过84 m。

盾构隧道顶侧壁排烟模式的排烟效果研究

为了研究顶侧壁排烟模式对盾构隧道排烟效果的影响,基于CFD数值模拟分析方法,通过烟气蔓延范围、隧道拱顶温度、烟气层厚度、排烟口的排烟速率和排烟效率等参数的变化规律分析对比顶侧壁、侧壁及顶部3种排烟模式对盾构隧道内火灾烟气的控制效果。结果表明,顶侧壁排烟模式和侧壁排烟模式的烟气蔓延距离较远,3种排烟模式下烟气层厚度和拱顶温度在火源两侧均呈现近似对称分布,顶部排烟模式的排烟效率明显高于顶侧壁排烟模式和侧壁排烟模式。综合考虑,顶侧壁排烟模式的烟气控制效果欠佳,因此从烟气防治的角度考虑盾构隧道排烟设计应避免顶侧壁排烟模式。

侧壁排烟模式下超宽断面沉管隧道火灾排烟效率研究

排烟效率是衡量火灾期间隧道排烟效果的重要指标。为得到侧壁排烟模式下超宽断面沉管隧道排烟特性,通过数值模拟计算对依托工程进行研究,分析排烟孔间距、排烟孔面积、排烟孔布置形式、沉管隧道宽度等因素对排烟效率的影响。结果表明:增加排烟孔数量可提高排烟效率;当排烟孔按三个一组布置时,增大排烟组间的间距有利于排烟;排烟孔均匀布置的排烟效率高于按三个一组布置;排烟孔开启数量相同时,增大排烟孔开口面积可提高排烟效率;随着沉管隧道宽度的增加,排烟效率降低,单向两车道情况下排烟效率为93.7%,单向四车道情况下排烟效率仅为45.94%。对于单向四车道超宽沉管隧道,侧壁排烟方式适用性较差。

隧道侧壁排烟烟气特征的数值模拟

为了更好地研究隧道侧壁排烟系统的性能,利用FDS软件建立长450 m的大排烟口隧道模型,并以此为模拟对象.对不同排烟速率下的隧道内烟气层温度、厚度进行了数值模拟分析.结果表明:排烟速率0~60m^3/s时,烟气层厚度随排烟速率的增大而减少;80~180 m^3/s时,烟气层厚度反而增大.排烟速率一定时,烟气层厚度沿排烟口横向和纵向会出现先降低后增大的变化;但总体上来看,变化很平缓.排烟速率较小时,火源左侧和右侧烟气层厚度和温度的平均值都比较接近;随着排烟速率的增大,厚度和温度的平均值出现差值,并且差值明显大于排烟速率较小时.因此,为了使排烟系统性能达到最大化,需选取合适的排烟速率.

隧道侧壁排烟系统效率的数值模拟研究

选用450m×10m×5m的矩形隧道和设置在侧壁、底部与地面齐平、尺寸4.5 m×4.5 m的排烟口为模拟对象,在不同排烟速率下对隧道侧壁排烟系统的效率进行数值模拟研究。结果表明:排烟系统输出量随着排烟速率的增大而降低,排烟系统的效率随着排烟速率的增大而增大,排烟系统输出量、排烟系统的效率最终分别稳定在10.91%、64.22%。

超宽水下隧道侧壁排烟策略数值模拟研究

侧壁排烟是水下隧道主要火灾排烟方式之一,其排烟策略对火灾排烟效果有着重大的影响,尤其是3车道及以上的宽体隧道,排烟策略对侧壁排烟效果的影响更为明显。以某双向6车道水下隧道为例,采用数值模拟方法,分析了隧道内火灾烟气扩散和人员疏散过程,并以排烟效率和安全疏散时间为评价指标,对比分析了各种排烟策略的排烟效果。结果表明:1)纵向风能有效抑制烟雾往上游方向扩散,但同时也会增加烟雾往下游方向的扩散距离;2)纵向风对排烟效率和可用安全疏散时间存在一定影响,排烟口开启方式应结合纵向风速确定。该成果可为隧道运营管理和应急救援提供参考。

公路隧道侧壁排烟系统效率计算方法优化研究

排烟系统效率及排烟系统输出量是定量评价侧壁排烟系统性能的两个重要全局参数,一般基于烟气中CO/CO2输运特性对排烟系统效率进行间接评价,尚无直接计算方法。采用数值模拟的方式,在定性分析排烟口附近烟气温度(波动)分布及速度矢量分布规律基础上,提出一种计算额定排烟质量流率中烟气流率的方法,进而可求得上述参数。计算结果表明:利用该方法计算的各排烟口排烟效率与传统方法计算结果误差均在20%以内,说明两种方法计算结果都具有一定的参考价值;该方法能直接计算排烟系统效率及排烟系统输出量,相较于传统方法,物理意义更加明确;基于计算结果得出相关规律,为侧壁排烟系统的优化设计提供参考。

水下隧道出入口大纵坡段侧壁排烟控制策略研究

当水下隧道出、入口大纵坡段发生火灾时,受烟囱效应影响,火灾烟气向上坡方向扩散,导致火源上下游烟气分布不均匀,不利于侧壁排烟,其排烟策略有待研究。文章以苏锡常高速太湖隧道工程为例,建立FDS数值模型,通过对不同火灾规模、排烟模式及纵向补风条件下排烟效果进行对比分析,提出水下隧道出、入口大纵坡段火灾排烟控制策略。结果表明:(1)仅采用自然补风+侧壁排烟时,火源下坡侧远端排烟口效率较低,为了提高排烟效率,下坡侧可开启1处排烟口,上坡侧可开启5处排烟口;(2)开启射流风机,纵向补风风速控制为0.5~1.0 m/s,可有效提高侧壁排烟系统排烟效率,但对可用安全疏散时间并无明显改善;(3)纵向风速为3.5 m/s,风向为上坡方向时,可加速火灾烟气排向隧道外,增加可用安全疏散时间,保障人员逃生安全。

越江盾构隧道排烟口设置位置对比研究

为了研究越江盾构隧道顶部排烟和侧壁排烟两种模式对火灾烟气的控制效果,运用CFD数值模拟的方法对比分析了两种模式对烟气层高、隧道拱顶温度、排烟口的排热速率和排热效率等指标的影响。结果表明:顶部排烟模式下烟气纵向蔓延速度要明显更慢;侧壁排烟模式对向下游蔓延的烟气控制效果较差,烟气层高和拱顶温度在火源两侧呈近似对称分布。在排烟效率方面,顶部排烟模式效果相对较高,比侧壁排烟模式高出9%。综合来讲,顶部排烟模式对烟气的控制效果更好,因此从烟气防治的角度来讲盾构隧道排烟设计应优先考虑顶部排烟方式。