水利水电工程分岔型隧道全尺寸火灾实验研究

为研究水利水电工程洞室群连接节点的火灾烟气蔓延特性,在某水电站地下洞室分岔型隧道开展全尺寸现场实验,通过分析各隧道区段温度分布、烟气层高度等参数并结合现场观测,研究烟气由分岔节点向连接隧道的扩散和沉降规律.结果 表明:分岔隧道火灾危险性受坡度结构和通风条件的影响,起火位置上风向隧道烟气温度稳定衰减且分层作用明显;下风向...     

火灾时隧道截面形状对临界风速和烟气分布影响的数值研究

模拟分析了某地铁实际工程中三种区间隧道断面(单线盾构圆形断面、单跨矩形断面和双跨矩形断面)对临界风速的影响,结果表明单线盾构圆形隧道的临界风速最大,双跨矩形隧道对应的临界风速最小.拟合得出了纵向通风速度和逆流层长度的变化关系式,计算得出了10 MW火灾强度下三种隧道的临界风速,并在临界风速条件下对三种截面形状隧道对烟气的温度和浓度分布的影响进行了模拟分析,验证了拟合得出的通风速度和逆流层长度变化关系式的准确性,为地铁区间隧道火灾烟气扩散控制和通风系统设计提供了一定的参考依据.     

着火列车在隧道内行驶的烟气温度特性研究

地铁隧道火灾中,以列车着火的可能性较大,着火后的应急处置办法是尽量带火运行到前方车站.依据1/8缩尺模型实验结果,利用计算流体力学STAR-CD软件的动网格功能,通过求解N-S方程,对列车着火后继续向前行驶的过程中的流场特性进行了研究,分析了不同列车行驶速度和火源热释放速率对隧道内温度分布的影响,得到列车携带火源在隧道内行驶时烟气温度的分布规律和列车行驶速度对烟气温度场特性的影响.结果表明:在着火列车继续向前行驶的过程中,隧道顶棚处温度最高,沿隧道高度向下逐渐降低,且烟气没有扩散至隧道高度2 m以下的范围;列车行驶速度越大,隧道两侧的烟气扩散的速度越快,蔓延的范围也越大;若车内的人员保持在1.375 m高度以下,可以保证生命安全.研究结果对于地铁列车着火后继续在隧道中行驶时的安全研究具有一定的参考作用.     

地铁区间隧道火灾烟气流动控制的数值模拟及分析

以广州地铁某矩形截面的区间隧道为研究对象,假设当一列车在隧道内发生火灾时,根据列车停泊的哪位置和火灾的部位,立即启动列车后方车站的隧道风机向隧道内送风,启动前方车站的隧道风机排风,在隧道内形成一股与行车方向相同的气流,带走火灾烟气至前方车站的活塞风井而排至室外.采用PHOENICS 3.5软件模拟在此通风模式下,火灾发生60 s、180 s和360 s时隧道内烟气的温度和浓度的分布状况.模拟结果表明:在此通风模式下,烟气全部流向下游隧道,没有发生逆流(即烟气向上游人员疏散的方向流动)现象,乘客可以迎着新鲜空气疏散到安全地带.因此,此通风措施得当,人员疏散方案正确.     

地铁区间隧道顶部热烟气温度分布

通过调查统计重庆地铁6号线区间隧道的断面形式,引入隧道断面形状系数ζ,建立断面形状系数ζ1的模型实验台。采用模型实验与FDS模拟相结合的方法,探讨地铁隧道采用纵向排烟系统时,不同热释放速率及排烟速度的条件下区间隧道内烟气温度纵向分布特征。研究结果表明:Kurioka模型适用于断面形状系数ζ≥1的地铁区间隧道,对于断面形状系数ζ1的地铁区间隧道,需要对Kurioka模型进行修正。对于断面形状系数ζ≥1的地铁区间隧道,顶棚上游烟气温度纵向分布服从指数衰减规律。然而,对于断面形状系数ζ1的地铁区间隧道,顶棚上游烟气温度虽然也服从指数衰减规律,但需要进行模型修正。修正值Kζ与断面形状系数ζ之间满足线性关系,顶棚上游烟气温度沿纵向衰减速度,随隧道断面形状系数的增大而增大。     

一端开敞的地铁区间隧道烟气流动特性及其烟气控制研究

以重庆某一段349 m长的一端连接地下车站另外一端和室外相通的地铁区间隧道为例,开展全尺寸的火灾实验和数值模拟分析,研究一端开敞的地铁区间隧道烟气流动特性。分析火源在隧道中心位置、不同热释放速率条件下隧道内火灾烟气蔓延速率、隧道内烟气最高温度以及烟气温度在隧道纵向分布的特征,并对比分析利用区间隧道事故风口进行机械排烟和机械送风的烟气控制模式效果,提出描述区间隧道断面形状对烟气流动特性影响的参数。研究结果表明:烟气蔓延速率受纵向风速和车站烟囱效应作用影响,火源上游区域烟气蔓延速率较小,烟气回流距离比两端开敞的公路隧道经验公式计算值小,隧道内烟气最高温度比Kurioka预测模型计算值小,隧道顶部上游的烟气温度纵向分布服从指数衰减规律;将隧道烟气最高温升预测模型应用于形状系数小于1的区间隧道需要进一步修正;区间隧道内靠近地下车站的事故风口,采用机械排烟或机械送风模式,可以有效排除着火区间隧道内的烟气;事故风口机械通风量及其运行模式的选择需综合考虑隧道地理形式、火源功率、疏散方式等因素。     

地铁隧道火灾事故通风方式数值模拟

为了有效解决地铁隧道火灾时期烟气流动及其毒性分布对人员疏散的影响问题,以天津地铁区间隧道为研究对象,针对火灾列车停留在隧道中部的火灾工况,利用FLUENT软件,采用简化的PDF燃烧模型、浮力修正的k-ε湍流模型和P-1辐射模型,对不同事故通风方式下隧道内烟气进行数值模拟,并根据烟气的"边界层吸附效应"原理,论证模拟效果。结果表明:不同通风方式对隧道烟气蔓延范围、温度及毒性分布的影响较大;10MW火灾规模时,地铁隧道采用开放式推迟加压的通风方式能够在有效引导烟气流动的同时,为人员提供更充裕的疏散时间。该研究成果对地铁隧道火灾时期通风排烟的有效组织和人员安全疏散具有一定参考价值和指导意义。     

计算机房火灾危险性与烟气蔓延的FDS模拟及规律研究

高层建筑具有楼层多、人员密集等特点,一旦发生火灾将给人们的生命安全和财产带来巨大的威胁和损失。每年我国高层建筑火灾占了总火灾的6%,造成了重大的经济损失和人员伤亡,给社会安全带来了较大影响。本文运用FDS模拟软件对某一高层教学楼计算机房进行模拟,设置起火点为机房后部纸箱,火源功率为1.0 MW,教室两扇窗户和前门与外界连通,得出烟气蔓延速度、温度以及烟气层分布变化规律,热释放速率由于可燃物的叠加超过预设的1.0 MW,起火后10秒,烟气向延继顶部向四周扩散,并逐渐形成一个大于60℃的高温区域,烟气层最低点为1.47 m,影响人员逃生,并在受阻后进行回流,形成一个烟气的高密度区。在起火后30秒,烟气层高度稳定在1.6～2.02 m之间,烟气层在100秒后缓慢下降,100℃的烟气层的最低点为1.87 m。本文为高层建筑火灾烟气的有效控制、人员疏散、火灾扑救提供了理论依据。     

地铁岛式站台火灾环境监测与控制

采用CFD方法监测了上海地铁一号线人民广场站站台火灾环境下,采用事故风机+站台空调通风与回风+站台下侧排烟的强制通风、不同屏蔽门开启方式对烟气温度场、CO分布及浓度的影响.结果表明:着火6 min时,强制通风可使站台楼梯口温度Tavg<50.73℃,[CO]avg<150 ppm,并基本消除CO由站台层向站厅层的扩散;部分开启屏蔽门可实现站台层烟气向站台隧道的抽吸,增加站台安全撤离区域.结果同时指出站台层至站厅层个别楼梯口的温度、风速及风向尚未完全达到地铁设计规范要求,需要进一步分析原因.     

地铁站台不同排烟模式下的烟气流动数值模拟

地铁站台发生火灾时,不同排烟模式对烟气流动的影响十分显著。文中以西安某地铁站为对象,采用FDS火灾模拟软件,研究传统排烟方式与增加隧道风机辅助排烟方式的排烟效果。对比分析自然排烟、站台排烟、隧道风机辅助站台排烟3种模式在不同火源位置时的楼梯口风速、人眼特征高度处温度、能见度、CO浓度分布。结果表明,火源位于站台中央时,楼梯两侧均有烟气蔓延,相比站台排烟模式,采取隧道风机辅助站台排烟模式后,站台温度下降约16.7%,CO浓度下降40%,且无烟气蔓延至站厅层。     

移动火源隧道火灾拱顶温度变化规律数值模拟

 为研究动态火源对隧道拱顶温度场分布影响规律,针对隧道中动态火源火灾,在自然通风条件下,静止、40km/h及60km/h等速度的20MW火源在隧道内穿行的火灾过程,采用火灾动力学模拟器Fire Dynamic Simulator(FDS)进行火灾场景的模拟与计算.重点对火源在隧道行进过程中拱顶沿纵向温度分布、温度峰值变化规律及影响因素进行分析.研究结果表明,通风是影响隧道火灾温度的主要因素,移动火源在一定程度上打破了隧道内由于顶棚射流引起的热烟气与冷空气的动态循环机制,活塞风尾段涡流会引起隧道流场变化,一定程度阻碍了燃烧释放热量向火源行进逆向的扩散,并将高温气流带向其运动方向.     

顶棚烟道对隧道火灾烟流场和温度场影响的分析

基于一种顶棚设有烟道的新型隧道结构,采用FDS软件,对该隧道内发生火灾时的烟气蔓延和温度分布进行模拟分析,并与常规隧道进行比较。结果表明：烟道的设置降低了人员逃生的相对长度,但使得位于火源点2端烟道口内外侧的隧道顶部烟气浓度均有所增高;烟道口处设有一定的排风时,可加速烟气进入烟道从而排出的速度,使得2端烟道口外侧的烟气浓度和温度大大降低,提高了人员逃生的安全系数,也使得火灾发生时消防人员可从上、下游两个方向对火灾进行扑救。该种隧道结构为人员逃生、消防人员对火灾的扑救、隧道结构的维护提供了一种新的方式。     

超长高海拔公路隧道火灾烟流扩散及温度分布规律

天山胜利隧道全长22km,是目前世界最长的在建高海拔高速公路隧道。本文采用FDS火灾动力学计算模型模拟了不同通风条件下海拔高度2850m的天山胜利隧道火灾发展过程,明确了不同通风条件下天山胜利隧道内火灾烟流的扩散规律以及温度的时空分布规律,提出了主隧道烟气的控制标准。结果表明：①考虑天山胜利隧道车型比例、多车辆串燃以及高海拔环境等因素,确定天山胜利隧道火灾火源规模折减为22MW;②当隧道不通风时,火源上方拱顶温度由于隧道坡度影响,具有明显先增大后衰减的趋势,相比于无坡度条件下,前者达到最高温度快,且最高温度低;③隧道内温度随着通风速度的增加和远离火源而降低,隧道内可视度随着远离火源先增加后减小、随着风速增加而增大;④随着风速增加,人眼特征高度处温度高于60℃、可视度低于10m的范围逐渐减少;⑤主隧道坡度为1.367%对应的火灾控烟临界风速为4m/s,横通道坡度为-7.5%时无通风条件下进本无烟气进入。     

顶部多点竖向排烟下地铁隧道烟气控制研究

通过在某带有独立通风隧道的地铁区间隧道开展0.25～1.25 MW规模的现场火灾实验,对烟气温度分布进行分析,利用火灾动力学模拟工具(fire dynamics simulator, FDS)建立对应实际尺寸的数值模拟隧道模型,展开抑制下游烟气蔓延的通风隧道临界排风量以及排烟效率的研究。对于横向水平中心线温度,火源相对于排烟口的位置对火源附近温度升高区域的范围基本无影响。在地铁隧道内设置进风量可抑制烟气逆流,但同时会造成下游烟气失稳,排烟口无法完全排出高温烟气。对于在不同排风量及火源功率(heat release rate, HRR)的情况下,排烟效率先增大后保持不变;当排风量达到一定值,即等于临界排风量时,排烟口能够完全排出高温烟气,排烟口排烟效率为1,临界值与HRR相关。计算出临界Fr约2.7,略高于此前的研究。得到HRR的经验公式,排烟效率与无量纲HRR和无量纲风速的相关性呈现分段函数关系。     

大型教学楼火灾性能指标的数值分析

确定疏散人员、火灾大小、烟气流动模型、疏散速度、分析测点等参数设置,采用FDS火灾分析软件对典型教学楼的火灾进行模拟,分析研究温度、能见度、烟气层高度、CO浓度、CO2浓度、人员疏散情况的变化规律,结果表明:随着测点和火源中心距离的减小,温度、CO浓度、CO2浓度增加,能见度、烟气层高度降低;随着层数的增加,温度、能见度、人员疏散速度逐渐增大,烟气层高度、CO浓度、CO2浓度逐渐减小;温度、能见度、烟气层高度对人员疏散起决定性作用,CO浓度、CO2浓度对人员疏散的影响不大;各层人员疏散速度在100s时迅速下降,但各层人员疏散在250s内疏散基本完成;1层疏散人员数量先下降,再升高,再降低,在130s左右,1层疏散人员数量达到最大;教学楼人员应在580s内完成疏散,并尽可能向教学楼南侧疏散,教学楼火灾数值分析为消防设施的设置和疏散路线的选择提供理论指导.     

公路隧道通风临界风速模拟研究

随着公路隧道向长大方向的发展,隧道内的行车速度和密度加大,隧道中的车辆因互相撞击、货物的自燃等原因引起隧道火灾事故的几率有增加的趋势。而风速对隧道中的火灾影响巨大。本文运用FDS软件,分别选择中小型火灾(火源功率为3MW和20MW),对隧道的临界风速进行数值模拟,刻划了其纵向通风时临界风速的分布情况。模拟结果表明:对中小型火灾,在临界风速下可以有效地抑止烟气的回流,为上游人员的撤离创造良好的条件;而下游则应该尽快疏导交通,以减少烟气扩散对下游的疏散的影响。临界风速的设置也有利于保护隧道结构。     

公路隧道通风临界风速模拟研究

随着公路隧道向长大方向的发展,隧道内的行车速度和密度加大,隧道中的车辆因互相撞击、货物的自燃等原因引起隧道火灾事故的几率有增加的趋势.而风速对隧道中的火灾影响巨大.本文运用FDS软件,分别选择中小型火灾(火源功率为3MW和20MW),对隧道的临界风速进行数值模拟,刻划了其纵向通风时临界风速的分布情况.模拟结果表明对中小型火灾,在临界风速下可以有效地抑止烟气的回流,为上游人员的撤离创造良好的条件;而下游则应该尽快疏导交通,以减少烟气扩散对下游的疏散的影响.临界风速的设置也有利于保护隧道结构.     

地铁区间隧道的烟气逆流长度与临界风速

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.     

火灾中烟气毒性成分向远距离房间传播的实验研究

烟气的影响是火灾中人员死亡的最主要原因,为此利用"房间-走廊-房间"结构的模拟实验台进行了大量的实验,研究了火灾中烟气有毒成分向远距离非火源房间传播的特点.结果表明,门的作用非常显著,温差和一氧化碳浓度都随着门高度的增加而有规律地增加,一氧化碳浓度峰值的出现会随着门高度值变小而显著延迟;温度与一氧化碳浓度在垂直方向的分布差别很大,这说明烟气温度和毒性成分在远距离房间垂直方向上分布相互不一致.     

高速铁路隧道火灾列车继续运行疏散模式CFD分析

我国高速铁路铁路火灾疏散问题日益引起广泛关注。首先分析了隧道内列车火灾疏散模式及安全疏散准则,然后采用CFD(计算流体动力学)方法模拟了CRH(中国高速铁路)动车组在铁路隧道发生列车火灾时,采用继续运行疏散模式时温度场变化以及烟气扩散规律.计算结果表明:列车在隧道内继续运行疏散过程中,列车活塞风的作用主导了烟气的运动轨迹,烟气的逆流效应几乎不存在,上游车厢基本不受影响,下游车厢内的流场温度和烟气浓度随时间增加而增长,并且在火灾达到最大规模时会趋于稳定。在继续运行疏散过程中,火灾规模和列车运行速度对下游车厢烟气流场的分布有较大影响,是影响人员安全疏散的两个主要因素.