大型地铁换乘站火灾烟气扩散特性与疏散的分析

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1、第1章绪论1．1地铁站火灾烟气及疏散研究历史及现状1．1．1地铁站火灾烟气研究现状1．1．1．1国外地铁站烟气研究现状在国外，一般认为人口超过百万的大中城市就应考虑修建地铁。庞大的地铁网络延伸到城市的各个角落，将其他各种形式的交通工具有机地联系起来，形成了立体的城市公共交通网Ⅲ。从某种意义上讲，地铁己经成为国际化大都市的标志，也是解决特大城市交通问题的主要途径。随着地铁交通的不断发展，地铁网络日趋巨型化和复杂化。而换乘站也越来越多，越来越复杂。地铁车站属于大空间建筑，而且结构比较复杂，火灾时烟气的流动规律很难把握。国外研究的多围绕不同类型的车站、不同火灾规模、不同的防排烟系统对烟气

2、流动特性的影响进行分析，并根据火灾时安全评判条件，来评价车站防排烟系统。SimcoxWilkes＆Jones乜3以FLOW3D模拟有关King’SCross地铁的浮力作用流场与热传导问题，同时模拟了其火灾的各种状况。雅典的CASTRO口1通过对雅典地铁中的两种类型的地铁车站内发生火灾时烟气运动进行CFD模拟，以烟气浓度和温度作为判断安全条件的标准，得出车站火灾时不同部位，如站台、楼梯和站厅所需的安全疏散时间，以及达到危害人体临界条件时的火灾功率。JSLUSARCZYKHl等利用CFD方法研究了三种地铁车站中事故通风方式，稳态模拟了小火源(2．4MBtu／hr(O．7Ⅲ

3、『))、大火

4、源(85MBtu／hr(24．9MW))和冷烟时“单独排风”和“推挽"两种通风方式的有效性。PCMICLEA，DMMcKINNEY晦3针对装有屏蔽门的地铁车站系统，通过CFD模拟软件CFX，对站台发生火灾时，紧急通风系统控制火灾产生的烟气的能力进行了评价。车站的通风方式是“推挽"式。研究表明，对于列车下面着火，屏蔽门系统是比较有效的；而对于列车内着火，或列车全部燃烧后，屏蔽门系统的优点不明显，因为此时站台屏蔽门必须打开，使人员疏散，热量和烟气可以通过屏蔽门进入到站台。韩国的Dong-HoRie哺1等通过数值模拟和比例模型的方法，对地铁车站列车发生火灾时，三种通风模式进行了对比研究，

5、得出了最佳的通风模式。Won—HeePark口3等以FDS(FireDynamicsSimulator)程序为平台，采用大涡模拟LES(LargeEddySimulation)数值计算方法，研究了汉城地铁4号线上一个双层地铁车站发生火灾时的通风和烟气流动特性。Abu-zaidl陋3，等人对地铁中转站的烟气进行了模拟，通过对不同火灾位置下烟气温度场和速度场的分析，模拟结果显示如果没有机械排烟的作用，人员的安全疏散将无法实现。Elias∞1等人通过改变网格形状、网格密度以及区域网格加密对地铁站内的列车火灾进行了模拟。(地铁站火灾烟气流动特性及控制方法研究)德国在隧道火灾方面做了全尺寸实

6、验，实验对象是长37m的隧道，实验断面圆弧实验中采用K型热电偶测量温度，燃料是庚烷和汽油，并且考虑了自然对流和强迫对流两种情况。实验结果表明有通风情况下的最高温度大于无通风情况下的最高温度。此外，研究人员用FLUENT模型对该实验进行模拟，发现对下层烟气数值模拟结果均高估，对上层烟气，因位置的不同有高估的情况也有低估的情况。并且在通风情况下，模拟误差比较大，这可能是速度边界设定的问题。总体来说，FLUENT模型模拟的效果并不好。1．1．1．2国内地铁车站火灾的研究现状目前国内地铁车站的一般的结构形式有岛式车站和侧式车站，有单层、双层和多层。车站的通风排烟模式有二种情况，一是通风和排

7、烟共用一套风机系统，通过风机的正转或反转来实现系统的送风或者排烟。火灾时站台内的烟气沿站台水平方向流动(如，北京地铁一、二号线)。二是通风系统和排烟系统分设风机系统，即通风系统和排烟系统是各自独立的。排烟口、通风口分别设在站台行车道上方和站台集散厅顶部，火灾时站台内的烟气流动为垂直方向流动(如，广州地铁)。在国内，研究主要是针对不同的地铁车站，研究火灾时的烟气流动状况，来评价地铁车站防排烟系统的优劣；以及针对目前地铁车站设计，对车站结构、通风排烟的设施提出一些改进意见。中国科技大学火灾科学国家重点实验室的朱伟n们等人利用木垛火模拟地铁火灾的演化过程，在地铁车站出入口的缩尺度模型中进

8、行模拟实验。采用温度相对值，分析地铁火灾沿车站出入口烟气温度下降的规律及其影响因素。通过实验图像，对烟气分层所需条件以及区域模拟方法在地铁火灾烟气特性研究中的适用性进行了讨论。清华大学的欧阳沁⋯3等人计算了不同火源位置情况下地铁站内的通风模式，指出不同火灾情况应采用不同的通风模式才能达到更好的排烟效果。清华大学建筑环境与设备研究所开发了通用三维流动、传热与燃烧的数值模拟软件STACH．3，曾应用于地铁隧道区间火灾模拟分析，及对某地铁单层站台发生火灾时的通风排烟系统的运