半敞开式隧道火灾试验

为了研究顶部开口半敞开式隧道在采用自然通风模式下的火灾特性,设计并实施了隧道火灾全尺寸实体试验,得到了温度随时间的变化数据,温度随着离开火源距离的变化数据,烟气纵向蔓延和沉降数据。用Matlab软件编程对上述数据进行统计和分析,得到了距离火源不同位置处温度随时间的变化规律、顶棚射流最高温度随着离开火源距离和纵向变化规律、安全高度处烟气温度随着离开火源距离的纵向变化规律以及烟气纵向蔓延规律和沉降规律。在对实验数据进行理论分析的基础上,评价半敞开式隧道在自然通风方式下火灾排烟的安全性并提出相应的对策措施,为未来的隧道建设采用半敞开式自然通风模式提供科学指导。

半敞开式隧道火灾的理论分析

为了研究隧道火灾的火羽流特性,验证半敞开式隧道采用自然通风模式下发生火灾时是否安全,在已建成的半敞开式隧道中设计并实施了全尺寸火灾试验,得到了半敞开式隧道火灾的烟气温度变化规律和烟气纵向蔓延数据。用OriginPro7.5软件对实验数据进行处理、拟合,得到隧道火灾烟气温度随着离开火源距离纵向衰减的规律;结合火灾动力学分析建立了预测烟气逆流距离的理论模型。根据隧道火灾实验结果与理论模型预测结果的对比,验证了所建理论模型的有效性。全尺寸火灾实验结果验证了李开源和H.Kurioka等人建立的隧道火羽流模型及其计算公式可以用于半敞开式隧道自然通风的研究。

半敞开式隧道火灾模型设计相似性论证

半敞开式隧道是一种节约、环保的新型隧道,但能否满足隧道火灾时的防排烟要求,需要通过试验来验证,模型试验是解决该问题的一种途径。为保证半敞开式隧道火灾模型试验结果能够有效地应用到原型,根据相似原理,对该模型试验的相似性进行了论证。以某实体隧道为原型,通过理论分析和计算,确定以弗诺德相似准则作为研究隧道火灾烟气的主要相似准则,得到模型率的取值范围为大于1∶15。同时从试验条件和可操作性等方面考虑,选取合适的模型率。最终确定半敞开式隧道火灾模型的缩比例为1∶10。

基于正交设计的半敞开式隧道火灾模型试验

为了研究竖井不同尺寸参数组合变化时,自然通风半敞开式隧道发生火灾时的防排烟性能,文章设计并开展了一系列小尺寸模型试验,选取竖井宽度、高度、组间距以及每组竖井数量作为可控因子,选择顶棚附近最高烟气温度、烟气扩散速率和烟气沉降速率作为考核指标,分别得到了降低顶棚附近最高烟气温度、减小烟气蔓延速率和烟气沉降速率的竖井优化方案。研究结果表明,各工况顶棚附近最高烟气温度均小于100℃,竖井宽度对顶棚附近最高烟气温度影响最大,而竖井高度对烟气扩散速率和烟气沉降速率影响均比较大,竖井组间距对烟气扩散速率影响显著。

半敞开式隧道模型实验平台设计与优化

顶部开口半敞开式隧道采用自然通风的模式具有广阔的应用前景,为了研究它的防排烟性能,需要开展一系列试验,模拟试验是验证隧道防排烟性能的一个重要途径。为了实现顶部开口最优化分析的目的,需要使顶部开口宽度、高度、组间距、开口个数等参数易于变化。为此提出了三套模型设计方案,并分析了每套方案存在的优点及其局限性。针对1∶10缩比例半敞开式隧道模型进行了设计和优化,最终确定了模型的设计形式,并针对选择的模型设计方案提出了模型制作的选材要求,以期为后续火灾模型试验提供良好的试验平台。

半敞开式公路隧道结构对排烟特性影响研究

为研究半敞开式隧道集中分布的敞开段结构对排烟特性的影响,以杭州市某在建隧道为原型,采用火灾动力学模拟软件FDS对不同敞开段结构下不同火源功率的6种工况进行模拟研究,分析其烟气蔓延特性、温度场分布及CO浓度变化对排烟效率的影响.结果表明:在300 s的安全疏散时间下,敞开段能排出大量烟气,有效隔绝烟气对整体隧道的影响,更有利于C段救援.通过不同敞开段结构对比证明,与均匀分布排列方式相比,等比分布方式的排烟效果更佳,且全敞开方式的排烟效果最好.

行车速度对半敞开式公路隧道自然通风的影响

采用ANSYS中的FLUENT版块,综合考虑隧道长度和通风口面积等影响因素,在通风段布置方式相同的情况下,通过改变行车速度的快慢,进行多次对比计算,研究分析隧道静压、动压及风速的变化情况。研究结果表明:随着行车速度的增加,隧道内流场静压动压和风速等极值增大,且波动幅度增大;随着行车速度的增加,行驶车辆的影响范围逐渐增大。尤其当车辆行驶在通风段中时,通风口之间的对流作用随着车辆行驶速度的增加逐渐加大,对流场的影响范围也显著增加;在通风段布置相同时,随着行车速度的增加,自然通风效果变好。当车速大于30 km/h时,隧道内的静压、动压和风速均出现大幅度的变化,满足自然通风的要求;当行车速度小于30 km/h时候,需要进行局部机械通风。