自然通风条件下隧道火灾动态监测仿真分析

为了降低隧道火灾事故影响,如何动态监测隧道火灾的情况是需要解决的关键性问题。通过FDS场模拟软件建立隧道火灾模型,模拟小型货车车厢位于隧道中部着火的隧道火灾情况。分析火源近场的火源功率及隧道顶部温度变化,探测温度场分布动态变化相关性规律。结果表明:火源功率前200 s内处于稳定阶段,1000 s左右达到最大火源功率。隧道顶部温度整体趋势先升后降,热烟气呈现加速状态,温度变化曲线缓步上升。火源近场隧道顶部温度变化曲线与热释放速率曲线趋于一致,可根据隧道顶部温度变化曲线监测近场火源的动态变化。近场4处测点在12 min内处于临界高程和温度之内,此时火灾扑救人员相对安全,灭火可在此范围内采取内攻方式,为消防救援提供一定参考。

隧道火灾中细水雾降温消烟数值模拟研究

细水雾系统因其良好的控烟作用在隧道火灾中得到广泛应用。基于气溶胶动力学机理提出细水雾降温消烟数值模型,通过模拟狭长通道细水雾阻烟实验验证其有效性。为探究细水雾粒径、雾化锥角、细水雾与排烟口间距对降温消烟效果的影响规律,进一步采用该模型开展细水雾系统在大尺度隧道火灾中降温消烟效果研究。研究表明:细水雾液滴粒径越小,降温消烟效果越好,且消烟效率与粒径成反比,但当粒径小于100μm时,因液滴蒸发导致消烟效率有所降低;雾化锥角在60°时消烟效果最好,雾化锥角增大或减小都会降低细水雾系统的消烟效果;当细水雾系统与排烟系统间距较小时,由于细水雾液滴会被排烟系统抽出,导致消烟效果减弱,因此两者间距越大,消烟效果越好。

隧道火灾相向射流排烟系统烟气质量流率比例系数

为探究隧道相向射流排烟系统中火灾发生时烟气的流动特性,通过FDS数值模拟研究隧道内不同上、下游风速工况下的上、下游烟气质量流率变化。基于等效风速、理论分析和数值模拟结果得到上、下游风速与烟气质量流率比例系数的关系式。结果表明:当等效风速小于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数随等效风速增加而减小,并且等效风速与上、下游烟气质量流率比值存在线性关系;当等效风速大于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数为0。

基于CNKI的我国隧道火灾研究可视化分析

为全面了解我国隧道火灾领域的研究现状及前沿动态,检索2001-2021年中国知网(CNKI)收录的2 406篇相关文献,借助CiteSpace软件进行文献计量分析,并绘制了知识图谱。结果表明:隧道火灾领域研究论文数量整体呈现增长趋势,其过程可分为3阶段;作者间的合作关系较为密切,形成了一定的“网状”结构;数值模拟是该领域内探析烟气分布、温度分布的有效工具;公路隧道是隧道火灾的主要研究场所,高海拔隧道火灾是近期新出现的研究话题;隧道火灾的排烟、通风、温度和人员救援是该领域内的研究热点,未来将持续围绕上述主题进行分析与研究。

隧道火灾重点排烟系统烟气控制效果及排烟效率研究

采用数值计算方法,考虑热释放速率、排烟量、排烟口间距、排烟口面积、尺寸比和隧道高度,研究隧道火灾重点排烟系统下烟气蔓延距离、温度分布、排烟口风速和排烟效率。结果表明:火灾烟气蔓延距离随排烟量的增大而缩短,隧道顶棚温度下降;在排烟量不变的条件下,更大的排烟口宽长比能够缩短烟气蔓延距离;而排烟口间距的变化对排烟效率影响不明显。基于研究结果,给出了5 MW和20 MW火源功率下的重点排烟系统排烟量和排烟口布置建议值。

不同高度移动火源条件下隧道内无烟低温区域预测研究

为了得到隧道内不同高度移动火源火灾烟气的蔓延规律,采用FDS全尺寸数值模拟对隧道内移动火源火灾烟气蔓延全过程进行模拟,之后采用量纲分析的方法,分析无烟低温区域的长度与无量纲火源功率和无量纲火源移动速度之间的函数关系,对数值模拟所得数据进行处理并分析。研究结果表明:火源移动速度越快,低温无烟区长度越长,火源高度越高,低温无烟区的长度越短;低温无烟区长度与无量纲火源功率的1/3次方和无量纲火源移动速度呈非线性关系,并进一步建立隧道火灾无烟低温区长度的预测模型。研究结果可为发生火灾后人员的疏散路径规划、隧道通风系统的设计及优化提供理论支撑。

基于PyroSim的不同曲率弯曲隧道火灾特性研究

为探究弯曲隧道的火灾特性,研究曲率对弯曲隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件PyroSim,对不同曲率弯曲隧道的临界风速、温度分布、烟气蔓延规律及顶棚温度衰减规律进行研究。结果表明:在同一火源功率和火源位置的情况下,临界风速与隧道曲率呈正相关性;由于壁面沿程阻力的特殊性,弯曲隧道内高温烟气在隧道内侧的传播速度更快,并且随着火灾持续时间增加,隧道两侧烟气传播速度的差距增大;火灾的顶棚温度衰减与曲率呈正相关,给出了曲率为0.6%、0.5%、0.3%、0.25%、0.14%的顶棚温度衰减预测模型。

多工况下氢能源汽车隧道内火灾温度场研究

为了研究隧道内氢能源汽车分别沿上、下、前、后4个方向释放氢气并立即引燃后产生的温度场,使用Fluent软件对氢气释放并立即点燃后产生的温度场进行数值模拟仿真,分析了氢气泄漏方向和隧道通风速度对射流火焰最高温度以及高温区分布的影响,为隧道内通风速度的设定以及隧道内壁防火设计提供科学依据。结果表明:在氢能源汽车沿上、下、前、后4个方向释放氢气工况下,增大隧道纵向通风速度对降低射流火焰最高温度作用有限,但可显著减小高温区体积,从而减少射流火焰高温区对隧道各壁面造成的损伤。因此,在隧道设计阶段,建议适当增大隧道纵向通风速度,最佳通风速度为5.0~8.0 m/s;也可以考虑在隧道最右侧增加应急车道,以增大隧道壁面与车辆间的安全距离,进而保护隧道结构和车辆人员安全。

隧道火灾风险识别与应对策略研究

随着高速公路数字化转型的加速,新一代信息技术在隧道火灾风险管理中扮演着越来越重要的角色。本文首先详细描述了隧道火灾的特性,包括其在封闭环境中的蔓延特点及与常规火灾的区别。针对这些特性,本文针对隧道火灾风险进行了深入识别,揭示了火源、易燃物及人员疏散作为火灾关键风险因子;据此提出了一系列的应对策略,涵盖预防、应急响应和后期恢复三大领域;。为确保隧道安全,除技术进步外,还需强化人的行为、隧道使用习惯及教育培训的重要性。为隧道火灾的防控和管理提供了全面的理论框架和实践建议。

不同坡度隧道火灾烟气温度分布特性的研究

为了分析不同隧道坡度对火灾烟气温度分布特性的影响,本文利用FDS数值模拟方法对坡度为0%~10%的隧道顶棚烟气纵向温度分布和最高温度展开了系统性分析,提出了不同条件下顶棚最高烟气温度预测模型。结果表明,隧道坡度对于纵向烟气温度的影响分为两部分,近火源区域坡度影响较大,烟气温度随坡度的增加而减小,且坡度越大,最高烟气温度的位置向火源下游偏移的距离也就越大;远火源区域坡度影响较小,坡度的增加,使得隧道进出口高程差增大,烟囱效应引起的纵向诱导气流运动速度随之增加,使得火源下游烟气的纵向运动加快,导致热烟气与隧道壁面、冷空气之间的热传递效应增强,热量损失增多,从而导致火源下游烟气温升衰减速率加快。基于前人经典最高烟气温度预测模型,引入了隧道坡度的影响,发现最高温度与隧道坡度呈线性关系,基于模拟实验数据建立了考虑隧道坡度影响的最高烟气温度预测模型。

浅谈隧道火灾消防联动方案

随着城市发展,市政隧道在道路交通中比重越来越高,在保障正常通行的情况下,隧道安全成为首要问题,其中火灾安全又是重中之重。通过对隧道火灾时消防联动方案的研究,对火灾状态下各机电设备的运行状态提出要求,为保障隧道安全运行提供合理方案。

坡度对地铁区间隧道火灾中人员疏散影响研究

为探究地铁区间隧道发生火灾时坡度对人员疏散的影响,运用Pyrosim和Pathfinder软件对区间隧道发生火灾时人员的疏散情况进行数值模拟,分析火灾烟气影响下的人员疏散速度系数,重点研究不同坡度以及不同疏散策略下的人员疏散过程。结果表明:在列车中部发生7.5 MW火灾并紧急停靠在区间隧道中部的情况下,随着坡度的增大,火灾烟气对上坡方向疏散人员的影响逐渐增大,造成人员的疏散速度逐渐减小;当隧道坡度大于1.3%时,与火灾烟气的威胁相比,人员密度对下坡方向人员疏散速度的影响占据主导作用,建议尽量采用往下坡方向疏散的策略;对于坡度小于1.3%的隧道,可同时选择上下坡2个出口疏散。

基于实体试验的电缆隧道中间接头区域防火措施研究

为测试实际隧道中的中间接头区域的防火措施效果,进一步优化配置,设计点火装置和数据采集系统,利用一条待投运的电缆隧道开展实体火灾试验,通过监测图像和数据分析中间接头区域燃烧的火灾发展情况,然后对不同配置下的防灭火效果进行测试分析。结果表明:模拟中间接头击穿破裂故障下的燃烧,温度高且容易产生滴落熔融物,现有防护措施下故障接头周边电缆仍可能受到损伤。优化配置措施为:在中间接头区域上下层都加装防火隔板;在中间接头所在的最上一层支架距电缆接头中心线两侧1 m处各安装一个4 kg的超细干粉灭火装置;对电缆中间接头两侧4 m范围内电缆绕包防火包带,可有效防护中间接头区域火灾。

特大断面隧道火灾研究

为了探究火灾作用下特大断面隧道温度分布与衬砌结构应力变化情况,采用Ansys软件对特大断面隧道火灾进行数值模拟.结果表明,火灾作用3 h后,衬砌内表面最高温度可达1032.02℃,随着距衬砌内表面距离的增加,升温速率与最高温度均逐渐降低.由于混凝土受热膨胀,火灾作用下整个衬砌结构处于受压状态,拱顶应力值最大,侧墙次之,仰拱最小.随着距内表面距离的增加,最大应力逐渐降低,其中拱顶的临界损伤厚度为200 mm.通过对特大断面隧道火灾研究,获得了火灾下衬砌结构温度分布情况,将为今后特大断面隧道火灾研究提供一定的参考.

基于Pyrosim的隧道火灾数值模拟与分析

基于隧道火灾国内外研究现状,根据隧道火灾理论确定边界条件,使用PyroSim进行建模,模拟分析发生不同规模的火灾时不同风速下的烟气流动情况,得出临界风速并与理论值进行对比,验证模拟的准确性。在临界风速下,综合考虑火灾致害因素烟气温度、能见度及CO浓度达到危险临界状态的时间,得出场景中人员可用安全疏散时间,对隧道人员逃生路线规划意义重大。

基于改进教师学生网络的隧道火灾检测

隧道空间狭小,封闭性高,当发生火灾时,火势会迅速蔓延,导致救援难度增大,严重危害人们的生命财产安全。现有隧道火灾检测方法精度低且数据集匮乏,针对上述问题,提出一种基于改进教师学生网络的隧道火灾检测方法。首先,通过无监督学习对没有火灾的样本进行训练从而检测火灾,可以弥补隧道火灾数据集匮乏的问题,同时采用相同结构的学生网络和教师网络组成整体网络结构,在用于知识蒸馏的残差块中加入注意力机制以减少重要信息损失,过滤无关信息,其次用Mish激活函数代替Relu激活函数以提高网络性能,最后引入SPD-Conv模块代替跨步卷积层和池化层以提高较小火灾区域的检测精度。实验结果表明:改进的教师学生网络在自制隧道火灾数据集的像素级AUC-ROC和图像级AUC-ROC分别达到0.93和0.82,与现有隧道火灾检测算法相比,该模型检测精度均高于其他模型,验证了该模型的有效性。

隧道运动体火灾温度分布及烟气输运特性

为探究火源功率对隧道运动体火灾的影响,运用计算流体力学(CFD)软件Fluent模拟研究隧道内温度分布及烟气输运特性,建立隧道顶棚最高温度和平均温度随运动体运行距离衰减的预测模型。结果表明:火源功率越大,顶棚温度越高,高温区面积和影响范围也越大,火源后方出现卷吸燃烧形成的涡旋团流,使得温度分布和烟气输运在垂直空间内呈现出与静止火源不同的规律,同时烟气扩散范围和含量随火源功率增大而增大;在整个运动过程中,隧道顶棚最高温度与运动体在隧道内的运行距离呈3次多项式函数关系,而平均温度则与之呈线性函数关系。

基于GIS的特长公路隧道火灾风险管理研究

为有效降低隧道火灾发生风险,构建较为完善的公路隧道火灾风险评估体系,进而对火灾风险实现更加科学的管理,创新性地将GIS技术应用在特长公路隧道火灾风险管理中。首先分析了GIS应用于隧道火灾风险管理的优势,具体介绍了基于GIS的隧道火灾风险管理方法,结合ArcGIS实现隧道火灾风险评价与等级划分;其次,构建基于GIS技术的隧道风险管理系统并对应用端的操作进行了说明;最后,针对隧道火灾建立了危险性、脆弱性、暴露度及防灾减灾能力4个一级指标、33个二级指标的风险评价模型,运用熵值法和改进模糊综合评价方法对太古西山隧道、阳泉市北茹隧道进行了火灾风险评价并进行电子地图显示。研究表明:基于GIS的火灾风险评价模型可有效实现隧道火灾的危险性分析、暴露度分析、脆弱性分析以及防灾减灾能力分析,并结合实例研究验证了此系统的可行性,以期为特长隧道火灾风险综合管理和应急响应提供安全可靠的信息和智能化决策支持。

高压电缆隧道防火措施隔热效果试验及优化配置研究

为解决在配有防火措施的高压电缆隧道内发生严重火灾时,仍有可能损伤电缆造成严重后果的问题,首先开展典型电缆防火产品的隔热效果测试,然后对比分析防火隔板上电缆加装绕包防火包带的防火效果,最后结合实际隧道布置建立模型并仿真分析中间接头区域上方各层电缆护套的温度分布,根据温度阈值确定电缆隧道防火措施最优配置方案。研究结果表明:火源功率为400,600 kW时,隔板上电缆护套达到热解的时间分别较火源功率为200 kW时快44%和67%;隔板上方电缆绕包防火包带后,护套达到热解的时间分别延长39%和66%;典型高压电缆隧道层间配置防火隔板后,以中间接头中心线为基准,建议对上方第2,3,4层电缆分别沿电缆敷设方向1.2,2.6,6.8 m范围内加装防火包带。研究结果可为电缆隧道防火措施优化配置提供参考。

电缆隧道不同材质防火隔板的防火效果研究

为对比电缆隧道不同材质防火隔板的防火隔热效果和为防火隔板选型提供参考依据,首先对隧道内应用的4种典型防火隔板进行燃烧性能和力学性能测试,然后搭建模拟电缆隧道火灾的真型试验平台,对不同隔板进行防火效果对比试验。结果表明:无机硅酸钙板不可燃,但其力学性能最差,在真型试验中,3种火源功率下隔板均发生断裂现象,断裂后无法起到防火作用;无机玻镁板不可燃,在真型试验中300、400 kW火源功率下力学性能变差,隔板的火源上方处变形,防火效果较差;有机拉挤板可燃,在300、400 kW火源功率下隔板背火面会被引燃,无法起到防火作用;有机模压板难燃,在真型试验中,3种火源功率下,隔热效果均表现良好,背火面不会被引燃,且力学性能良好,能起到很好的防火效果。