高铁隧道动车组火灾烟流分布特性及通风控制模式研究

作     者：颜鑫 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁习锋;周丹

授予年度：2012年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：隧道火灾 移动火源 动网格 烟流特性 通风控制 

摘      要：高速铁路的大规模修建,促使大量的隧道工程不断涌现,伴随着交通流量的与日俱增,隧道火灾发生的概率呈上升趋势。开展高速铁路隧道火灾烟流分布特性及通风控制模式的研究,对防灾救援、保障行车安全具有重要意义。 本文采用三维非定常N-S方程和完全浮力修正的k-ε双方程湍流模型,基于动网格技术,对动车组运行状态下突发火灾,列车经区间制动至停止过程中,列车风对火灾烟流的影响进行了研究,并与静止状态下动车组车厢底部火灾过程进行了对比,同时对不同火灾场景中的通风控制模式进行了分析,得到以下主要结论： 静止火灾场景中,单线隧道内烟气羽流分叉后交汇于隧道顶壁,双线隧道内烟气羽流向右侧倾斜。与火源中心等距处,单线隧道烟流温度、浓度值均高于双线隧道。火源下游隧道顶部最先被加热,高温区域由拱顶向下扩大,横截面烟气温度分层明显。 列车携火制动过程中,烟流先向车体后方扩散,随着车速减小,再转向车体前方扩散,停车后,列车风主导了烟气的运动形式,烟流向火源下游迅速扩散,并出现逆流现象,随着列车风的减弱,隧道顶部烟气逆流区长度增加。火灾荷载越大,烟气前端运动的距离越远,逆流区的范围越长。火灾位置越靠近尾车,烟气对下游车厢的覆盖面积越大,危险系数越高。 运行动车组中部车厢发生火灾,制动停车后应及时采取正向机械通风,与列车风方向一致,加速烟流向下游转移。隧道通风的滞后性导致烟气逆流效应增强,压缩逃生空间,火灾发生时应尽快建立通风排烟方式,防止烟气回流。