縱向通風與頂棚集中排煙作用下隧道火災頂棚射流行為特性研究.pdf

1、近年來，隨著道路交通事業(yè)的不斷發(fā)展，隧道在道路交通運輸方面發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，伴隨著隧道數量的增長，隧道火災事故也逐漸增多。雖然隧道火災發(fā)生的頻率較低，但是隧道具有特殊的狹長結構，又屬于相對封閉的空間，人員疏散逃生困難，一旦發(fā)生火災，大量高溫有毒有害氣體及高溫火焰容易導致隧道結構的坍塌破壞及大量人員傷亡，造成嚴重的經濟損失，產生惡劣的社會影響。
　　隧道中的通風排煙系統(tǒng)在控制火災煙氣傳播擴散、減小煙氣及火焰對隧道結構及人

2、員的危害方面具有重要作用。目前，在隧道中普遍采用的通風排煙方式有兩種:縱向通風和頂棚集中排煙。本論文通過理論分析、縮尺寸模擬實驗相結合的方法，研究了隧道火災頂棚射流行為特征，進行了頂棚集中排煙作用下煙氣蔓延距離與煙氣溫度縱向分布規(guī)律、縱向通風作用下火焰擴展行為規(guī)律和縱向通風作用下坡度隧道煙氣溫度特性的研究，具體工作包括:
　　對頂棚集中排煙作用下煙氣蔓延距離進行了分析。研究發(fā)現，對于頂棚集中排煙作用下無縱向通風的情況，煙氣呈現以火

3、源為中心對稱分布的現象，煙氣蔓延距離隨著頂棚集中排煙風速的增大而減小;對于頂棚集中排煙結合縱向通風的情況，火源上游和火源下游的煙氣分布呈現不對稱分布的現象，火源上游煙氣蔓延距離減短而火源下游的煙氣蔓延距離加長。通過理論分析，基于瑞典SP技術研究所的Y.Z.Li建立的縱向通風條件下的隧道火災煙氣逆流距離的預測模型，本論文建立了頂棚集中排煙作用下的隧道火災煙氣蔓延距離的預測模型。
　　對頂棚集中排煙作用下煙氣溫度縱向分布進行了分析。研

4、究發(fā)現，對于頂棚集中排煙作用下無縱向通風的情況，火源兩側的煙氣溫度分布情況基本一致，煙氣的最高溫度均出現在火源正上方附近，隨著離開火源距離的增加，溫度在逐漸降低，且下降的梯度在逐漸減小。在不同的頂棚集中排煙風速作用下，各個工況的煙氣溫度差異在近火源區(qū)域較大，而隨著離開火源距離的增加，不同工況之間煙氣溫度的差異也呈現逐漸減小的趨勢。對于頂棚集中排煙結合縱向通風的情況，在火源上游，煙氣溫度縱向衰減速度隨著縱向通風風速的增大而加快;在火源下游

5、，煙氣溫度縱向衰減速度隨著縱向通風風速的增大而降低。通過理論分析，基于胡隆華建立的隧道火災煙氣溫度縱向衰減理論模型，本論文建立了頂棚集中排煙作用下的隧道火災煙氣溫度縱向衰減的預測模型。
　　對縱向通風作用下隧道頂棚下方火焰擴展長度變化規(guī)律進行了分析。研究發(fā)現，對于未受到隧道側墻限制時的火焰擴展行為，當火源熱釋放速率增大時，火焰擴展長度增長，而當火源與隧道頂棚之間的距離、縱向通風風速及燃燒器的尺寸增大時，火焰擴展長度減短，同時，在縱

6、向通風作用下，上游火焰擴展長度比下游火焰擴展長度要短;對于受到隧道側墻限制時的火焰擴展行為，火焰擴展長度隨實驗參數呈現出的變化規(guī)律與未受隧道側墻限制時的火焰擴展行為相似?；谟鹆髯矒繇斉飼r燃料未完全燃燒的理論基礎，通過未燃燃料與空氣卷吸兩方面對火焰擴展行為進行分析，本論文建立了縱向通風條件下的隧道頂棚下方火焰擴展長度的預測模型。
　　對縱向通風作用下坡度隧道頂棚下方煙氣最高溫度及煙氣溫度縱向衰減規(guī)律進行了分析。研究發(fā)現，Kurio

7、ka和Y.Z.Li建立的隧道火災頂棚下方煙氣最高溫度模型預測結果與隧道坡度為0條件下測得的實驗結果是比較接近的，但與隧道坡度為3％和5％條件下的實驗結果相差較遠。隨著隧道坡度的增加，頂棚下方煙氣最高溫度不斷降低?；贙urioka和Y.Z.Li的隧道火災頂棚下方煙氣最高溫度預測模型，考慮坡度系數的影響，通過實驗結果的對比分析，本論文建立了縱向通風條件下的坡度隧道頂棚下方火災煙氣最高溫度的預測模型。煙氣溫度的縱向衰減速度隨著隧道坡度的增加