地铁区间隧道的烟气逆流长度与临界风速-论文.pdf

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1、华南理工大学学报(自然科学版)第42卷第6期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVo1．42NO．62014年6月(NaturalScienceEdition)June2014文章编号：1000—565X(2014)06—0121—08地铁区问隧道的烟气逆流长度与临界风速米翁庙成余龙星刘方，(1．重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆400045；2．重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室∥低碳绿色建筑国际联合研究中心，重庆400045)摘要：采用因次分析方法推导了地铁区间隧道火灾烟气逆流长度的无因次表达式；以重庆地铁6号线为例，开

2、展了区间隧道形状的调查，选择了9种不同断面形式的区间隧道，采用FDS5．5模拟计算了隧道火灾烟气运动状况，进而提出了烟气逆流长度和临界风速的预测模型，并进一步建立了几何比例尺为1：10的地铁区间隧道模型实验台来开展小尺寸试验研究．结果表明：文中提出的烟气逆流长度和临界风速的预测模型的模拟结果与小尺寸试验结果吻合较好；相比于文中提出的临界风速预测模型的预测结果，现有的预测模型预测的临界风速偏小．关键词：地铁区间隧道火灾；烟气逆流长度；临界风速；无因次分析方法；小尺寸试验中图分类号：X932；U459．3doi：10．3969／j．issn．1000．565X．2014．06．01

3、9统计表明，地铁区间隧道火灾造成的人员伤亡Kennedy等根据Froude数和试验数据，推导中，85％以上是因为吸入有毒烟气引起窒息而死亡．了临界风速的半经验计算公式．Bettis等培针对临因此，如何有效地控制隧道内火灾烟气的流动、迅速界风速进行了全尺寸矿山隧道火灾试验，研究指出：排除烟气，以保证乘客安全疏散和消防人员的安全，当热释放速率较低时，临界风速与热释放速率的1／3是地铁区间隧道通风排烟设计和火灾事故处理中必次方成正比；当火灾热释放速率增大到一定程度，临须解决的问题lj．界风速与其近似无关．Oka等采用1：10的缩尺模烟气逆流是隧道火灾在纵向通风作用下的一种型，用丙烷燃

4、烧器作为火源，研究水平隧道里的烟气特殊烟气蔓延现象，抑制烟气逆流的临界风速是隧运动，其模型试验验证了Bettis等的全尺寸试验结道火灾烟气控制的关键．纵向风速应满足抑制烟气果，列出了无因次热释放速率Q和无因次临界风向上游发生逆向流动的现象，临界风速是刚好使烟速之间的关系，提出了计算临界风速的新公式．气逆流长度为零的纵向风速．当隧道内的纵向风速Atkinson等¨。。又在这一模型隧道内进行了坡度对大于临界风速时，可以确保火源上游没有烟气，从而烟气运动影响的模型试验，提出了临界风速的坡度防止火灾烟气对上游受阻车辆和人员的危害，同时修正系数．Wu等¨对相同高度、不同宽度的5种矩也为救

5、援的消防队员提供扑救的安全通道．临界风形断面隧道进行研究，引入了隧道水力直径作为特速涉及很多因素，如火灾规模、隧道的坡度及断面几征尺寸，建立了无因次临界风速和无因次火源热释何形状等，其中以火灾规模的影响最大]．临界风放速率的关系．IJi等根据试验数据和理论分析提速一直是各国学者研究的重点之一¨34j．出了临界风速和烟气逆流长度的模型．袁建平等¨收稿日期：2013—08—21基金项目：重庆市科委自然科学基金资助项目(CSTC，2009BB6193)；公安部重点研究计划项目(2011ZDYJCQXF019)；重庆大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CDJXS11210003

6、)；高等学校学科创新引智计划项目(B13041)作者简介：翁庙成(1981一)，男，博士生，主要从事建筑防火技术研究．E—mail：jandyki@gmail．com十通信作者：刘方(1965．)，女，教授，博士生导师，主要从事建筑防火技术研究．E—mail：drliufang@126．corn122华南理工大学学报(自然科学版)第42卷根据试验拟合了无因次临界风速和无因次火源热释平隧道或上坡段时后：1．0，当火灾发生在隧道下坡放速率的关系，指出wu等提出的临界风速预测公段时=1．0+0．0374(tan)，0为隧道坡度倾角，式计算值偏小．国内外还有一些学者采用计算机模tan0

7、取下坡段坡度的绝对值，以百分比数值表示．拟研究了火灾时纵向通风隧道内的临界风速问1．2Heselden&Kennedy公式的修正式(当量题。．除了临界风速对烟气逆流扩散范围具有决直径法)定性影响外，火源热释放速率以及数值模拟中紊流针对不同的隧道界面尺寸，Risl16]建议式(1)中模型的选择对烟气逆流扩散范围的影响也较大．的、A(特征值)换成当量值，其表达式如下：鉴于火灾本身的复杂性以及隧道火灾烟气流动的特殊性，仍需通过开展隧道实体与小尺寸模型火H=＼pg。。AQ)(2)灾试验来获取更多数据