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重点排烟坡度隧道纵向机械补风量研究

地下空间与工程学报 2020年第5期16卷 1569-1579页

作者：姜学鹏王正阳向勇武汉科技大学资源与环境工程学院武汉430081 武汉科技大学消防安全技术研究所武汉430081 湖北省工业安全工程技术研究中心武汉430081

合理的纵向机械补风量,可有效保障重点排烟隧道火灾烟气控制效果。基于有效排烟和人员疏散安全两大原则,将烟气蔓延长度、最小清晰高度处能见度以及排烟效率作为判定合理纵向机械补风量的关键性判据。采用FDS6.2对1%、3%和6%坡度隧道下... 详细信息

合理的纵向机械补风量,可有效保障重点排烟隧道火灾烟气控制效果。基于有效排烟和人员疏散安全两大原则,将烟气蔓延长度、最小清晰高度处能见度以及排烟效率作为判定合理纵向机械补风量的关键性判据。采用FDS6.2对1%、3%和6%坡度隧道下不同排烟量和补风量组合下的80组工况进行模拟计算。结果表明:当隧道坡度为1%、3%和6%时,机械补风量分别占排烟量的50%~70%、70%~100%及90%~120%;坡度小于1%时,坡度隧道与水平隧道的合理补风量和排烟量间比例关系基本一致,当坡度大于1%时,两者合理比例关系随坡度的增大呈现线性增长趋势,与水平隧道时相比其坡度修正系数KQ可取0.8+0.2λ。

关键词：坡度隧道重点排烟纵向补风自然补风

重点排烟坡度隧道油罐车火灾通风排烟策略研究

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消防科学与技术 2021年第10期40卷 1470-1474页

作者：王会强蒙红平文莉军江记记重庆化工职业学院重庆401228 重庆美高科技有限公司重庆400041

以烟气蔓延距离、2 m高度处能见度以及系统排烟效率作为判定合理断面送风面积的关键性判据。采用FDS对油罐车在1%、3%、5%、7%坡度隧道内的火灾场景进行模拟。结果表明:坡度小于5%时,断面送风面积占比随着坡度增大而增大;而坡度大于5%时... 详细信息

以烟气蔓延距离、2 m高度处能见度以及系统排烟效率作为判定合理断面送风面积的关键性判据。采用FDS对油罐车在1%、3%、5%、7%坡度隧道内的火灾场景进行模拟。结果表明:坡度小于5%时,断面送风面积占比随着坡度增大而增大;而坡度大于5%时,断面送风面积占比保持在80%不变。根据断面送风面积占比和隧道坡度之间的数值关系,提出了无量纲断面送风面积坡度修正系数公式。

关键词：坡度隧道重点排烟纵向补风断面送风面积

顶部开孔的坡度隧道火灾自然排烟特性及烟气控制研究

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顶部开孔的坡度隧道火灾自然排烟特性及烟气控制研究

作者：屈昊聿西南交通大学

学位级别：硕士

隧道顶部开孔的自然通风方式因为节能的优点成为近年来学术研究的热点。当火灾发生时,为保证人员的生命安全,对隧道内烟气特性与烟气控制的研究具有重要意义,而以往学者们的研究主要针对水平隧道自然通风,对于实际工程中存在的坡度隧道... 详细信息

隧道顶部开孔的自然通风方式因为节能的优点成为近年来学术研究的热点。当火灾发生时,为保证人员的生命安全,对隧道内烟气特性与烟气控制的研究具有重要意义,而以往学者们的研究主要针对水平隧道自然通风,对于实际工程中存在的坡度隧道研究较少。坡度会使高温烟气受到烟囱效应的影响,导致烟气特性与水平隧道相比发生改变,因此本文对采用自然排烟的坡度隧道火灾开展研究。本文通过模型试验与理论分析相结合的方法,对坡度隧道火灾自然排烟特性与临界竖井尺寸进行了研究,试验所模拟的火灾情景为起火点位于两竖井之间,且竖井与隧道出口距离较远的情况。首先通过模型试验对坡度隧道自然排烟的基本特性进行分析,试验结果表明受坡度的影响,火羽流向上坡侧产生偏转;顶壁下方烟气温度关于火源呈非对称分布,具体表现为火源上坡侧的烟气温度高于下坡侧,且上坡侧的烟气温度衰减速度慢于下坡侧;下坡侧竖井下方的烟气稀疏,排烟状况更有利,而上坡侧竖井下方的烟气密集,排烟状况不利。其次通过试验与理论分析相结合的方法对烟气特性的影响因素进行研究。结果表明:纵向火源位置、火源热释放率及竖井尺寸对火羽流偏转角和火源段顶壁下方烟气温度的分布规律几乎没有影响。而坡度对烟气特性的影响较大,具体表现为:火羽流偏转角随坡度的增大而线性增大;在距离火源较近的范围内,顶壁下方烟气温度随坡度的增大而显著减小;在距离火源较远的范围内,坡度对火源段上坡侧的顶壁下方烟气温度分布几乎没有影响,而火源段下坡侧的顶壁下方烟气温度随坡度的增高而下降;结合理论分析,得到火羽流偏转角、顶壁下方最高烟气温度与火源段顶壁下方烟气温度的计算模型。当烟气无法通过竖井完全排出时,扩散至非火源段的烟气在隧道口来流气体的作用下容易产生沉降,并回流至火源段,对人员安全造成不利影响。因此对临界竖井高度,即将烟气完全排出的最低竖井高度展开试验研究,在本试验所模拟的情境下得到以下结论:随着竖井长度的增大,临界竖井高度先减小,后几乎保持不变,且当竖井增大至一定长度时,竖井高度为0cm即可使烟气完全排出;火源热释放率对临界竖井高度几乎没有影响,而坡度的升高则会使临界竖井高度增大,且火源与上坡侧竖井之间距离的增大也会使临界竖井高度增大;基于试验结果,结合理论分析,得到了坡度隧道临界竖井高度的预测模型。

关键词：坡度隧道自然通风模型试验烟气特性竖井临界高度

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重点排烟模式下坡度隧道烟气控制优化研究

消防科学与技术 2020年第4期39卷 474-477页

作者：蔡崇庆中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

针对不同坡度隧道,对重点排烟模式下的烟气控制效果进行研究。以某三车道隧道为例,采用FDS对不同坡度、单向与双向重点排烟以及不同的排烟口开启方式等多工况进行模拟研究,分析烟气蔓延长度、能见度和隧道洞口自然补风风速等关键性判据... 详细信息

针对不同坡度隧道,对重点排烟模式下的烟气控制效果进行研究。以某三车道隧道为例,采用FDS对不同坡度、单向与双向重点排烟以及不同的排烟口开启方式等多工况进行模拟研究,分析烟气蔓延长度、能见度和隧道洞口自然补风风速等关键性判据的变化规律,提出重点排烟模式下不同坡度隧道的烟气控制优化建议。

关键词：排烟坡度隧道烟气蔓延长度能见度

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坡度隧道火灾自然排烟特性研究

制冷与空调（四川） 2022年第5期36卷 681-687页

作者：屈昊聿袁中原余南阳徐梦一马洋阳西南交通大学机械工程学院成都610031

通过模型试验,研究了坡度隧道火灾自然排烟特性,试验结果表明:(1)受坡度影响,火羽流向上坡侧发生偏转,且偏转角几乎不受火源位置与HRR的影响,只随坡度的升高而线性增大;(2)顶壁下方最高烟气温度随坡度的升高而降低,基于理论分析和模型... 详细信息

通过模型试验,研究了坡度隧道火灾自然排烟特性,试验结果表明:(1)受坡度影响,火羽流向上坡侧发生偏转,且偏转角几乎不受火源位置与HRR的影响,只随坡度的升高而线性增大;(2)顶壁下方最高烟气温度随坡度的升高而降低,基于理论分析和模型试验结果,得到了顶壁下方最高烟气温度的计算模型;(3)火源上坡侧的顶壁下方烟气温度受坡度变化的影响较小,下坡侧的顶壁下方烟气温度随坡度的降低而升高,并在坡度降为0时与上坡侧烟气温度关于火源对称分布,结合理论分析,得出了火源段顶壁下方烟气温度的衰减模型。

关键词：隧道火灾自然通风坡度隧道烟气特性

坡度对隧道拱顶烟气最高温度影响的数值模拟与实验研究

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北京工业大学学报 2014年第5期40卷 707-713页

作者：李俊梅许鹏李炎锋陈超李雁常军北京工业大学建筑工程学院北京100124 北京市市政工程设计研究总院北京100082

为研究坡度及隧道通风状况对城市隧道拱顶最高温度的影响,本文通过数值模拟和实验研究等手段,对0~3 m/s纵向通风风速下,坡度为0~±5%的城市地下隧道内拱顶最高温度的分布进行了研究;通过数值模拟和实验研究验证了无坡度时、Kurioka隧道... 详细信息

为研究坡度及隧道通风状况对城市隧道拱顶最高温度的影响,本文通过数值模拟和实验研究等手段,对0~3 m/s纵向通风风速下,坡度为0~±5%的城市地下隧道内拱顶最高温度的分布进行了研究;通过数值模拟和实验研究验证了无坡度时、Kurioka隧道顶棚最高温度理论模型,同时提出了坡度存在时该模型的修正模型.

关键词：坡度隧道顶棚最高温度数值模拟小尺寸火灾实验

隧道坡度变化对全射流纵向通风效率的影响研究

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安全与环境学报 2020年第6期20卷 2211-2217页

作者：孔杰徐志胜黄俊梁印李志远游温娇中南大学防灾科学与安全技术研究所长沙410075 苏交科集团股份有限公司南京211112 中国计量大学质量与安全工程学院杭州310018

城市公路隧道中"V"字或"W"字的坡度变化会导致隧道通风系统作用效果降低,通风能耗增加。为解决隧道坡度变化时纵向通风效率下降问题,利用ANSYS Fluent软件,建立了以单一坡度变化范围在0~3%,双坡度变化范围分别为(-4%,+4%)、(+4%,-4%)的... 详细信息

城市公路隧道中"V"字或"W"字的坡度变化会导致隧道通风系统作用效果降低,通风能耗增加。为解决隧道坡度变化时纵向通风效率下降问题,利用ANSYS Fluent软件,建立了以单一坡度变化范围在0~3%,双坡度变化范围分别为(-4%,+4%)、(+4%,-4%)的全射流纵向通风模型。模拟结果表明,单一隧道坡度从0增大到3%,风机升压系数从0.794下降到0.683,降幅达14%。随坡度增大和坡度数量增多,隧道断面平均速度越低,气流低速边界层越厚,射流风机升压系数越小,通风系统的效率越低。与无坡度变化的水平隧道相比,双坡度变化隧道内风机升压系数降低可达25%。建议隧道内风机布置应远离坡度变化区域,并重点采用减小风机出口风速和增大风机直径的方法来提高隧道通风效果。

关键词：安全工程公路隧道纵向通风坡度隧道射流风机通风效率

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盾构铁路隧道坡度对火灾烟气蔓延的影响研究

中国安全生产科学技术 2021年第9期17卷 132-138页

作者：游温娇徐志胜孔杰浙江警察学院浙江杭州310053 中南大学防灾科学与安全技术研究所湖南长沙410075 中国计量大学质量与安全工程学院浙江杭州310018

为研究坡度隧道内列车阻滞后的火灾烟气蔓延行为,利用火灾动力学模拟软件(FDS)建立盾构铁路隧道火灾模型和CRH6高速列车阻滞模型,隧道坡度分别为0%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%,通过分析隧道内烟气、温度、能见度等特征... 详细信息

为研究坡度隧道内列车阻滞后的火灾烟气蔓延行为,利用火灾动力学模拟软件(FDS)建立盾构铁路隧道火灾模型和CRH6高速列车阻滞模型,隧道坡度分别为0%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%,通过分析隧道内烟气、温度、能见度等特征参数的变化规律,研究坡度隧道内高温烟气的受力情况,探讨坡度变化对火灾烟气蔓延的作用机理。结果表明,坡度隧道内发生火灾,随着烟气的蔓延,隧道内形成沿坡度方向的烟囱效应力,使得烟气在火源两侧呈不对称分布。火源下游区域的高温烟气在火风压和烟囱效应的协同作用下蔓延速度比上游更快,下游烟气层分界中性面与隧道轴线平行,上游烟气层分界中性面呈现水平状态。有坡度的铁路隧道内发生火灾,建议向火源下游方向施加纵向机械通风,人员向火源的上游方向疏散逃生更安全。

关键词：火灾安全铁路隧道烟气蔓延坡度隧道烟囱效应

含坡度公路隧道火灾风险动态综合评估模型研究

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含坡度公路隧道火灾风险动态综合评估模型研究

作者：李响浙江大学

学位级别：硕士

近年来,随着隧道建设向着崇山峻岭、离港深海、城市复杂化的方向发展,隧道坡度更加复杂,隧道运营火灾风险也不断增加,掌握公路隧道运营期间火灾风险的动态变化情况对火灾风险防控意义重大。本文综合采用理论分析、数值模拟及现场试验等... 详细信息

近年来,随着隧道建设向着崇山峻岭、离港深海、城市复杂化的方向发展,隧道坡度更加复杂,隧道运营火灾风险也不断增加,掌握公路隧道运营期间火灾风险的动态变化情况对火灾风险防控意义重大。本文综合采用理论分析、数值模拟及现场试验等研究方法,对含坡度公路隧道的火灾致灾因素特征、烟气蔓延特性进行了系统性的研究。主要成果如下:(1)通过数值模拟方法,分析了含坡度隧道的火灾烟气蔓延特性,首次根据动力学机制揭示了非对称V形坡隧道火灾流场重塑、正向动力循环形成、保持稳定三阶段的烟气蔓延机理,并探究了坡度组合对烟气蔓延特性和人员伤亡情况的影响。结果表明,低坡度侧隧道烟气最大回流长度、稳定回流长度,以及各自对应时刻,受两侧隧道坡度差与坡度的共同影响,并且存在临界坡度差,当大于该坡度差时,火灾烟气蔓延特征将不再受坡度差的影响。另外,随着两侧隧道坡度差Δθ的增大,高坡度侧隧道可用疏散时间减小,隧道人员伤亡情况将更加严峻;低坡度侧则增大,隧道人员伤亡程度将减轻。(2)使用事故树模型构建火灾致灾因素图谱,综合隧道内传感器等多源监测数据选取多频评估指标,结合LC法分别构建了隧道火灾发生概率、隧道火灾后果严重程度的多维指标体系。接着利用层次分析法确定评估指标权重,运用模糊数学计算方法构建指标集、评语集、单因素特征判定准则、多因素模糊隶属规则库,形成相应的火灾风险事件感知体系,综合评估得到动态的火灾发生概率等级、火灾后果严重程度等级、火灾风险综合评估等级,以及火灾风险事件信息。构建了含坡度公路隧道火灾风险动态评估模型,实现了对火灾风险的实时动态综合评估与风险感知事件可视化。(3)分别以城郊小流量公路隧道与高速大流量公路隧道运营期间的监测数据,验证了模型在不同类型隧道日常运营情况下的火灾风险评估有效性;同时,将模型应用于温州王宅隧道工程火灾智慧应急平台,通过现场火灾试验,验证了火灾发生后模型对风险事件感知的时效性和有效性。

关键词：隧道火灾坡度隧道动态风险评估蔓延特性人员伤亡全尺寸火灾试验 FDS