沉管隧道侧向集中排烟模式烟雾流动规律研究

为解决海底沉管隧道火灾工况下人员疏散及救援难题,以港珠澳大桥海底沉管隧道为工程依托,在中国首次建立了1∶1的侧向集中排烟实体试验平台,基于火源标定试验及理论分析,通过失重法和热辐射法对火源功率进行标定,得到热释放速率随燃烧时间的变化关系曲线。通过沉管隧道侧向集中排烟物理试验以及FDS数值模拟对比分析,得到了油盆火的火灾规模、油量、油盆燃烧面积三者间的对应关系。通过FDS数值模拟计算,得到了火灾峰值功率为50MW时,在不同纵向诱导风速下,沉管隧道侧向集中排烟模式下烟雾的温度场分布规律、能见度分布规律和烟雾蔓延范围。研究结果表明:火灾峰值功率为50 MW时,随着纵向诱导风速增大,火源附近隧道顶板处的最高温度出现先升高后降低的现象;当纵向风速由1.0m·s^(-1)增加到2.5m·s^(-1)时,隧道内沿程各点2m高度处的能见度呈现逐渐提高的现象,且能见度受影响的范围逐渐减小,当纵向诱导风速由2.5m·s^(-1)增大至3.5m·s^(-1)时,隧道下游2m高度处的能见度出现逐渐降低现象,且能见度受影响的范围逐渐变大;采用纵向诱导通风+侧向集中排烟模式时,沉管隧道内合理的纵向诱导风速为2.5m·s^(-1)。

细水雾与排烟系统共同作用下地铁车站火灾烟气蔓延规律

为研究岛式地铁车站内列车发生火灾时,站台细水雾与排烟系统对烟气蔓延的控制效果,依托西安地铁4号线岛式地铁车站,采用FDS软件建立1∶1的数值仿真模型,选择大涡模拟,研究站内列车火灾规模为5 MW时,站台细水雾与排烟系统共同作用下,火灾烟气蔓延速度、能见度与温度场的分布特征,分析了细水雾与排烟系统对烟气蔓延特性的影响规律;并通过缩尺模型试验,验证了数值模拟方法研究细水雾控制地铁火灾烟气蔓延的可靠性。研究结果表明:车门间隔开启时,烟气先向列车两侧蔓延,150 s时扩散至整个车厢并向站台层蔓延,当开启站台细水雾时,烟气温度明显下降,且随着细水雾粒径的减小与流量的增大,烟层降温效果增强;当水雾粒径为100μm,流量为8 L·min;时,距离站台中线3 m处断面平均温度为36.19℃,较未开启细水雾时温升降幅可达62.91%;同时细水雾使得烟层蔓延速度减小,在开启细水雾系统后200 s内2;楼梯口平均空气质量流速下降39.72%;当开启排烟系统时,可使列车内温度场纵向分布最大值向火源下游移动,加快站台层及列车内对流换热效率,使细水雾的气相冷却作用得到加强,二者同时作用时降温阻烟效果最佳。

排烟状态下大纵坡隧道中火灾烟气蔓延特性研究

为研究排烟状态下大纵坡隧道的火灾烟气蔓延特性,文章以大盘山隧道为背景,利用火灾动力学软件FDS对隧道发生火灾时的烟气温度、烟气逆流长度、烟气流速及施加细水雾后的阻烟控温效果进行了研究,同时将数值模拟结果与大盘山隧道火灾控制方案进行了对照。研究结果表明:在竖井排烟风量不变情况下,烟气逆流长度、烟气温度随纵向坡度的增大而逐渐减小;竖井上游风速除受竖井排烟作用外,还受火源火风压作用,随纵坡增大,火风压增大,竖井上游风速增幅大于竖井下游;在保持2%纵坡不变时,随竖井排烟风量的增大,烟气逆流长度和隧道中线温度逐渐减小;2%纵向坡度、500 m^(3)/s排烟风量、无细水雾时隧道中线顶部风速最大,为5.54 m/s;施加细水雾时,烟气逆流长度减小且逆流层厚度降低明显;由于细水雾阻挡,隧道中线风速降低、温度减小,细水雾阻烟控温效果良好;大盘山隧道火灾控制方案满足排烟要求且隧道内无烟气回流。