公路隧道火灾纵向通风风速模拟研究.pdf

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1、城市建筑┃隧道•铁路┃URBANISMANDARCHITECTURE┃TUNNEL•RAILWAG公路隧道火灾纵向通风风速模拟研究■焦萌[摘要]本文运用FDS软件，对1000m单向单车道公路隧本文依据通风规范规定，以中型火灾（20MW）3.火焰温度分析道火灾进行了模拟。通过20MW火灾时温度场的发展、烟气为例进行研究，分析20MW火灾规模条件下，纵向对火灾自然发展、纵向风速1.8m/s、2.1m/s、的蔓延、烟气层高度的变化，对比分析了不同纵向风速对通风风速对隧道火灾的影响。2.4m/s、2.7m/s5种不同工况，火源上方顶棚处温火灾的控制效果。得出了在该

2、模型条件下，纵向通风风速三、烟气运动的临界风速度场分布状况进行模拟，并将模拟数据进行对比分在2.7m/s时，排烟效果最为显著。为防止火灾烟气逆流，公路隧道内纵向通风风析，图5给出了模拟时间为400s时，5种不同纵向速应大于使得烟气不出现逆流的风速，即临界风速，风速工况下火源上方2.0m处的温度分布规律。[关键词]公路隧道火灾纵向通风射流风机FDS模拟当纵向风速小于临界风速时，火灾烟气会发生逆流，对人员安全造成威胁，当纵向风速大于临界风速时，随着公路隧道向长大化方向发展，行车速度和火灾被控制在下风向，因此临界风速的确定有着重密度加大，公路隧道火灾事故的发生率

3、也随之增加，要的实际意义。隧道通风排烟问题也逐渐引起高度重视。纵向通风1.隧道不同风速下火灾烟气分布云图即在隧道的某一方向上通过纵向通风控制火灾烟气的蔓延，从而为上风向提供一个相对安全的区域，（V=1.8m/s）为隧道内人员的疏散和逃生提供条件，将损失降到最低。赵冬等人开展了纵向通风对顶棚下最高烟气温度影响研究，获得了顶棚下最高烟气温度在纵向（V=2.1m/s）通风下的变化规律，朱伟等人以纵向通风条件下的图5火源附近2.0m高度处温度变化曲线狭长空间作为研究对象，开展细水雾灭火实验和理（V=2.4m/s）从上图可以看出，当不采用纵向通风时，温度论研究，得到

4、能够有利于指导实际系统设计的细水明显上升，在火源附近温度达到700℃，当采用纵雾灭火有效性评价方法，笔者利用火灾动力学软件向通风技术时，温度明显下降，当纵向风速为FDS对公路隧道火灾纵向通风方式进行研究，分析（V=2.7m/s）2.7m/s时，在模拟时间400s内，火源附近温度趋不同纵向通风方式对公路隧道火灾烟气的影响，可图3隧道不同风速下火灾烟气分布云图于平稳，始终控制在100℃以内。以为隧道火灾纵向通风系统提供参考依据通过不同纵向风速下的烟气运动云图可以看四、结语一、模型的建立出，当V=1.8m/s、V=2.1m/s、V=2.4m/s时，火灾本文通过建

5、立隧道模型，对隧道射流通风特性利用火灾动力学软件FDS，建立长1000m的单烟气均有不同程度的回流，并且回流距离逐渐减小，进行多工况模拟，得出该隧道在20MW的火灾规模向单车道公路隧道的数值模型。隧道宽8m，有效高当V=2.7m/s时，火灾烟气不再产生回流。下临界纵向通风风速为2.7m/s。本文只考虑了矩形度4.5m，最左侧为3m宽的行车带，中间为3.5m2.一氧化碳体积浓度对比隧道，对圆形、穹顶形隧道并没有做出分析研究，宽的紧急停车带，采用火源功率20MW，属于中型火公路隧道空间相对封闭，因缺少氧气造成不完应对隧道的形状对火灾产生的影响进行探讨，同时灾模

6、型，火源为一辆燃烧的货车，燃料为汽油，假全燃烧，烟气中含有大量未完全燃烧的可燃物，其分析风机不同布置形式对火灾的影响。设环境初始温度为20℃。模拟区域采用0.5×0.5中CO是可燃物缺氧燃烧最主要和最常见的产物。图参考文献×0.5的网格。具体布置如图1、图2所示。4列出了不同纵向通风风速时2.0m高度处CO浓度[1]刘宏，王晓雯，陈建忠.中梁山公路隧道通风效随时间变化的曲线图。果测试分析[J].重庆大学交通学报：自然科学版，2010(8)：10-12.[2]李欢欢，朱国庆，陈少松，等.公路隧道中临界风速数值模拟研究[J].消防科学与应用，2011(3P：1

7、98-200.图1公路隧道火灾模型立剖图[3]Hu,L.H.,Chen,L.F.,Wu,L.,etal.AnExper-imentalInvestigationandCorrelationonBuoyantGasTemperaturebelowCeilinginaSloppingTunnelFire[J].AppliedThermalEngineering,2013,51(12)：246-254.[4]刘琪，姜学鹏，赵红莉，等.基于多指标约束的隧道集中排烟量设计模型[J].安全与环境学报，图4火源附近2.0m高度处CO浓度曲线2012，12(1)：191-

8、195.图2公路隧道火灾模型平面图从图4中看出，当公路隧道采取自然