自然通风倾斜隧道火灾烟气最大逆流长度研究

为探讨纵坡隧道利用烟囱效应诱导气流进行火灾烟气控制的可行性,系统开展了烟囱效应作用下倾斜隧道火灾烟气流动规律研究。揭示了倾斜隧道中由坡度产生的烟囱效应作用对火灾烟气蔓延规律的影响,分析了自然通风条件下的倾斜隧道火灾烟气非对称流动效应。结果表明,随着高程差的增大,正向流动的烟气、空气质量流量从50%增加至约100%;而负向流动的烟气、空气质量流量从50%衰减至约0%。利用高程差作为特征参数进行定量表征,提出了火灾烟气与新鲜空气的质量流量经验公式,并推导出了烟气最大逆流长度预测公式。

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。

火源宽度对公路隧道火灾烟气逆流长度的影响研究

本文以公路双车道直线隧道与曲率半径300m曲线隧道中不同宽度的火源作为研究对象,利用FDS软件,对在纵向通风1.7m/s情况下两座隧道中不同宽度火源产生的烟气进行数值模拟。结果表明:火源烟气逆流长度随着火源宽度的增加而减小;相同火源宽度的情况下,直线隧道的烟气逆流长度均高于曲线隧道的烟气逆流长度;随着火源宽度的增加,曲线隧道的烟气逆流长度越来越接近直线隧道。研究结果对公路隧道通风排烟设计和规范制定提供一定的参考。

地铁区间隧道的烟气逆流长度与临界风速

采用因次分析方法推导了地铁区间隧道火灾烟气逆流长度的无因次表达式;以重庆地铁6号线为例,开展了区间隧道形状的调查,选择了9种不同断面形式的区间隧道,采用FDS5.5模拟计算了隧道火灾烟气运动状况,进而提出了烟气逆流长度和临界风速的预测模型,并进一步建立了几何比例尺为1∶10的地铁区间隧道模型实验台来开展小尺寸试验研究.结果表明:文中提出的烟气逆流长度和临界风速的预测模型的模拟结果与小尺寸试验结果吻合较好;相比于文中提出的临界风速预测模型的预测结果,现有的预测模型预测的临界风速偏小.

设排烟道隧道的烟气逆流长度与临界风速研究

隧道火灾是运营公路隧道的主要灾害。为有效控制隧道火灾,采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究了设排烟道隧道的火灾烟气逆流长度与临界风速。以国内常见的双车道隧道尺寸建立模型,分析了排烟速率和纵向通风速率对烟气逆流长度的影响,提出了临界风速的预测模型。并将其通风效果与常规未设排烟道的纵向通风做了比较。结果表明:未设排烟道时,纵向风速还未达到临界风速时,火灾下游烟气的层化状态就已破坏。设排烟道能及时排出火灾产生的烟气,有利于保持烟气的层化状态,有效改善火灾时的隧道环境,为火灾下游人员的疏散救援提供了有利条件。同时,设置排烟道有利于减小逆流长度和临界风速。随着排烟速率的增大,相应的临界风速呈指数函数递减的特性。

侧部双点排烟隧道火灾烟气逆流长度研究

火灾烟气逆流长度是侧部重点排烟模式烟气控制有效性的关键判据。为探究相关因素对侧部双点排烟模式下火灾烟气逆流长度的影响,根据π定理,对相关因素进行量纲分析,推导出烟气逆流长度与火灾热释放速率、排烟口排烟速率、排烟口间距、排烟口面积、排烟口距隧道顶板高度、排烟口长宽比6个影响参数的无量纲函数关系式;通过数值模拟并对模拟数据拟合,确定烟气逆流长度与这6个影响参数的关系。结果表明,侧部排烟模式下,烟气逆流长度随火灾热释放速率增大而增大,随排烟口排烟速率、排烟口间距增大而减小,烟气逆流长度不受排烟口面积、距隧道顶板高度、长宽比的影响。进而建立了考虑侧部双点排烟作用且与数值模拟结果相吻合的烟气逆流长度无量纲计算公式。

纵向风作用下竖井自然排烟对隧道内烟气逆流长度的影响

为了研究纵向风作用下隧道内竖井自然排烟对烟气逆流长度的影响,采用数值模拟的方法,建立了不同竖井高度的全尺寸隧道模型。并选取无竖井排烟的工况作为对照组,模拟不同火源功率下,改变竖井与火源纵向距离时竖井自然排烟对烟气逆流长度的影响和竖井排烟失效临界风速的变化。结果表明:当纵向风风速较小时,竖井对烟气逆流起抑制作用;随着风速增大,烟气逆流被控制在竖井近域范围内,竖井对烟气逆流的抑制作用减弱;当风速足够大时,烟气逆流将被完全限制在竖井下游,此时竖井排烟作用失效,且对纵向通风气流起到分流作用,烟气逆流长度反而变长。在此基础上,提出了竖井排烟失效临界风速的概念,竖井排烟失效临界风速随竖井高度增加而增大。

阻塞条件下地铁隧道坡度对烟气逆流长度影响研究

在隧道纵向通风系统设计中,烟气逆流长度是至关重要的参数,传统的理论预测模型多适用于公路隧道,对阻塞条件下有坡度的地铁隧道烟气逆流长度的研究较少。通过理论分析、缩尺寸实验和FDS数值模拟,推导了适用于阻塞条件下有坡度的地铁隧道的无量纲烟气逆流长度模型,得到了烟气逆流长度随坡度的变化规律。研究结果表明,基于FDS模拟的水平地铁隧道烟气逆流长度与实验结果变化规律基本一致,该FDS模型可以研究不同坡度工况,且逆流长度随着坡度的增加呈增加趋势。

半横向排烟下公路隧道火灾烟气逆流长度规律研究

为研究不同因素对半横向排烟模式下公路隧道火灾烟气逆流长度的影响规律,采用理论分析推导火灾烟气逆流长度与火源功率、排烟速度、排烟口面积和排烟口间距4个因素的无量纲关系式,运用数值模拟研究不同因素下火灾烟气的运动规律,最后拟合得到烟气逆流长度的无量纲关系式。结果表明:在半横向排烟模式下,烟气逆流长度随火源功率的增大而增大,呈正相关关系;随排烟速度的增大而减小,随排烟口面积增大而减小,随排烟口间距的增大而减小,呈负相关关系;对数值模拟的结果进行拟合,得到相应的烟气逆流长度无量纲关系式。研究结果有助于了解半横向排烟模式下烟气流动规律及控制原理。

车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究

通过数值模拟方法对车辆阻塞效应下的隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度的变化规律进行了研究。主要分两种车辆阻塞效应讨论:1辆设定大小车辆障碍物阻塞;2辆设定大小车辆障碍物阻塞,且在同一车道。通过改变火源高度、纵向通风速度探究了车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度的变化规律。结果表明:两种车辆阻塞效应下,随着火源高度的升高,隧道内顶棚烟气温度的变化规律相同:随火源高度的升高而增大。2辆车辆阻塞下的隧道顶棚烟气温度略低;两种车辆阻塞效应下,随着火源高度的升高,隧道内烟气逆流长度的变化规律不同。1辆车辆阻塞下烟气逆流长度随火源高度的升高而增大,而2辆车辆阻塞效应下烟气逆流长度随火源高度的升高而减小。

水平巷道火灾中烟流逆流层长度的实验研究

为考察水平巷道火灾中烟流逆流层长度随巷道风速及火源放热速率的变化规律 ,在一条长 9m,横断面 30 cm× 30 cm的模拟巷道中进行了燃烧模拟实验 .实验采用一直径为 1 0 cm,以煤油为燃料且燃烧强度可调的油盘为火源 ,测量了巷道走向垂直中心面上的二维温度分布、风流及烟流速压、烟流组分以及其逆流长度等参数 ,并根据测量结果推算出了巷道风速及火源放热速率 .实验数据的拟合结果表明 ,无量纲逆流长度 L*随火源放热率 Q与巷道风速 u的比值增大近似按指数规律增大 ,即 L* =0 .0 4 0 4 exp( 0 .0 4 1 4Q/u)

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。

一个新的水平隧道火灾烟气逆流层长度模型研究

对前期实验获得的纵向通风隧道火灾烟气逆流层长度的实验数据以及其他研究者所发表的3组实验数据进行了综合分析,总结出了3条关于烟气逆流层长度随火源释热速率和通风风速变化规律的定性描述.据此构造了不同的回归模型,对上述4组数据进行了多元非线性回归.得到了一个关于纵向通风隧道火灾烟气逆流层长度的经验公式,该公式完全满足前述的3条定性规律,并较已知经验公式更好地与实验数据相符合.

水平巷道烟流逆流层长度CFD数值模拟

针对井下巷道发生火灾后,火区附近烟流沿顶板逆着巷道风流方向流动形成的逆流层长度不确定的问题,通过对烟流逆流层长度影响因素的分析并采用CFD方法对巷道发生火灾时期烟流流动性态进行三维瞬态数值模拟,模拟了当巷道火灾达到稳定时,巷道内速度场的沿程变化规律,研究结果表明:烟流逆流层长度可以用入口端风流速度、烟流热释放速度和巷道当量直径表示;最终推导出逆流层长度的公式,较好的反映了矿井火灾时期烟气的蔓延规律.

深中沉管隧道火灾烟气流动与控制数值研究

为了研究采用横向联络排烟道结合侧壁排烟口新型排烟方式对沉管隧道火灾烟气流动的控制效果,以深圳-中山隧道为例,采用理论分析与计算流体力学相结合的方法,通过分析临界风速、烟气逆流长度和烟气分岔低温区域来研究烟气的流动特性。提出了沉管隧道火灾临界风速和烟气逆流长度的修正模型,同时还建立了烟气分岔流动低温区域长度的预测模型。结果表明,当无量纲热释放率小于0.139时,临界风速与无量纲火源热释放速率的1/3次方成正比。当纵向风速从1.5 m/s增加到4.0 m/s时,10、20、30、50 MW火灾时的峰值温度分别降低了35%、48%、46%和43%。在强纵向风速的作用下会发生烟气分岔现象,对隧道中心线和侧壁温度进行分析,得到了分岔流动低温区域长度预测模型,预测结果误差在10%以内。

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。

公路隧道侧部单点排烟模式下烟气逆流研究

侧部点式排烟可将烟气控制在一定区域内,但相较于顶部集中排烟模式,其烟气运动规律更加复杂,有待逐步明晰。从烟气逆流长度出发探究侧部点式排烟对火灾烟气控制的影响规律,提出考虑侧部点式排烟作用的烟气逆流长度预测公式。通过对影响上游烟气逆流长度的相关因素进行分析,确定了可对侧部点式排烟产生影响的四大因素:火源热释放速率、纵向送风风速、排烟口距火源距离、排烟口排烟量。然后从量纲角度进行分析,推导出上游烟气逆流长度与这4个影响参数的无量纲函数关系式。利用FDS软件建立侧部点式排烟隧道模型,并以此为模拟对象,对不同火源热释放速率、纵向送风风速、排烟口距火源距离、排烟口排烟量下的隧道火灾烟气蔓延情况进行数值模拟分析,确定了相应情况下的上游烟气逆流长度。并对结果进行处理分析与拟合,确定了上游烟气逆流长度与这4个影响参数的关系。结果表明:上游烟气逆流长度随火源热释放速率增长而增大,但当超过一定值时,烟气逆流长度趋于稳定;排烟口距火源距离对上游烟气逆流长度的影响与火源热释放速率类似,但影响程度远弱于前者;上游烟气逆流长度随隧道纵向风速增加而减小,且该效果极为显著;上游烟气逆流长度随排烟口排烟量增长而减小,但相较于纵向风速与火源热释放速率,其影响程度很弱。进而建立了考虑侧部点式排烟作用且与数值模拟结果吻合良好的无量纲烟气逆流长度预测公式。

城市浅埋隧道竖井排烟烟气逆流的影响研究

为研究浅埋隧道中烟气逆流长度的影响因素,以武汉东湖隧道为工程背景,采用量纲分析法,构建竖井排烟隧道内火源上游烟气逆流长度无因次表达式,并通过数值模拟,量化研究火源热释放速率、纵向送风风速、竖井与火源距离、竖井宽和高对火源上游烟气逆流的影响。结果表明:上游烟气逆流长度随火源热释放速率、竖井与火源距离增长而增大,但当超过一定值时,烟气逆流长度均趋于稳定;随着隧道纵向风速和竖井宽度的增加而减小,且不受竖井高度变化的影响;同时,火源热释放速率与纵向风速的影响明显强于其他因素。创新性推导出了考虑火源热释放速率、纵向送风风速、竖井与火源间距、竖井宽度情况下火源上游无量纲烟气逆流长度的预测公式,且与数值模拟结果良好吻合。

主线坡度对分岔隧道火灾烟气蔓延的影响

为探明主线坡度对分岔隧道内的烟气蔓延规律的影响,采用FDS模拟主线正负坡度变化分岔隧道内的火灾烟气蔓延行为,考虑主线坡度为−7˚、−5˚、−3˚、0˚、3˚、5˚、7˚,火源功率为5 MW、10 MW和20 MW,揭示主线坡度影响分岔隧道内烟气蔓延的作用机制。研究得出,分岔隧道主线坡度为正坡度时,隧道内形成正烟囱效应,随着坡度增加,上游和匝道烟气回流长度变短,在坡度为7˚时上游隧道内无烟气流出,坡度越大越有利于隧道内排烟;分岔隧道主线坡度为负坡度时,隧道内形成负烟囱效应,隧道下游烟气回流长度变长,坡度越大越不利于隧道排烟。

叉-逆流空气-空气全热交换器的数值模拟

建立了经由用户自定义标量(UDS)计算湿传递的空气-膜热湿耦合传递数学模型,利用Fluent实现模型计算。与前人实验结果的对比验证了该计算模型的准确性。模拟分析了送风角度对叉-逆流换热器显热效率、潜热效率及双风道压损总和的影响及逆流段长度变化时入流角度对换热器性能的影响。综合考虑逆流段长度与新风、排风入流角度设置问题,建议逆流段长度应设置为400 mm,新、排风入流方向关于换热器对称轴对称设置成135°或45°。