强羽流驱动顶棚射流温度分布及火焰扩展长度特性研究

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1、国内图书分类号：U458密级：公开国际图书分类号：625西南交通大学研究生学位论文强羽流驱动顶棚射流温度分布及火焰扩展长度特性研究年级2015级姓名杜晟申请学位级别工程硕士专业安全工程指导老师张玉春教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U458U.D.C:625SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisEXPERIMENTALSTUDYONTEMPERATUREDISTRIBUTIONANDFLAMEEXTENSIONLENGTHDRIVENBYSTRONGPLUMEINALON

2、GITUDINALVENTILATEDTUNNELGrade:2015Candidate:DuShengAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:SafetyengineeringSupervisor:ProfessorZhangYuchunMar,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本入授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据

3、库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1.保密口，在年解密后适用本授权书；2.不保密d：使用本授权书。（请在以上方框内打”守）学位论文作者签名：和~、日期：泸1J.f)s.斗日期：沪汾.of西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本入在学位论又中所做的上要工作或贡献如下：本文通过设计开展一系列缩尺寸隧道火灾实验．通过改变隧道纵向风逑、火源热释放速率、顶棚—火源间距＿种参数，对以下内谷进行了研究：CI)不同纵向通风风速、火源热释放速卒和顶棚—火源闺距条件下，强羽流驱动顶棚射流温度分布的变化规律

4、；(2)建立顶棚下最高温度的预测模型；(3)不同纵向通风风速、火源热释放速率和顶棚—火源间距条件下，顶棚下火焰扩展长度的变化规律；(4)建立用于预测顶棚下火焰扩展长度的数学模平。本入郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个入或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和使体，均已,(1-_文中作了明确说明。本人完全了解违反上达声明所引起的一切丛律责任将由本人承担。学位论文作者笠名：寸土负艾曰期：1<'1务印闷戎记西南交通大学硕士研究生学位论文第

5、I页摘要近年来随着经济和交通事业的迅猛发展，隧道在公路和铁路运输中的发挥着越来越重要的作用。然而，在隧道数量、长度增加的同时，隧道火灾也时刻威胁着人民的生命财产安全。尽管前人对于隧道火灾做了大量的研究，但其中大多数经典理论是基于弱羽流驱动火焰条件（即火焰未撞击到隧道顶棚）建立的，而对于强羽流驱动火焰（即火焰直接撞击顶棚时）的温度分布特性和顶棚下火焰扩展现象的研究很少。然而真实火灾中，绝大多数的火灾功率较大，以强羽流驱动火焰为主。本文以弗劳德准则为基础，通过一系列缩尺寸隧道火灾实验并收集温度、火焰长度等数据。实验中考虑到的影响因素有：火源热

6、释放速率、顶棚—火源间距、纵向通风风速，主要研究了隧道火灾中顶棚下的温度分布规律和火焰扩展现象。主要的研究成果如下：强羽流驱动顶棚射流的温度分布规律（1）当不设置纵向通风系统时，火源热释放速率和顶棚—火源间距对顶棚下温度分布规律的影响很小，但对火源上方高温区域范围的影响较大。当纵向风速逐渐增大时，顶棚下的最高温度有所下降，与此同时，火源上方高温区域的位置也向下游偏移。（2）提出了纵向通风降低实际作用热释放速率的假设，通过理论分析和数据拟合得到了用于预测最高温度的数学模型。强羽流驱动顶棚射流的顶棚下火焰扩展长度规律（1）隧道内纵向通风风速为

7、0m/s时，火源上方两侧的火焰扩展现象保持对称，同时顶棚下火焰扩展长度随着热释放速率的增大和顶棚—火源间距的减小而逐渐增大；当风速逐渐增大时，火源上游的火焰扩展长度迅速减小，而火源下游的火焰扩展长度变化很小，因此总火焰扩展长度也逐渐减小。西南交通大学硕士研究生学位论文第II页（2）基于上述假设和数据拟合，得到了用于预测纵向通风作用下顶棚下火焰扩展长度的数学模型，并通过圆柱火焰形状假设和椭圆火焰形状假设对其进行了验证。关键词：隧道火灾；顶棚射流；最高温度；火焰扩展长度；火焰形状假设。西南交通大学硕士研究生学位论文第III页AbstractW

8、iththeboomoftheeconomyandtransportation,thetunnelplaysanincreasingimportantroleinroadandrailwayt