本文關(guān)鍵詞：典型通風(fēng)條件下隧道火災(zāi)煙氣流動(dòng)及溫度特性研究

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【摘要】：隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資的不斷增加,交通線網(wǎng)不斷完善,公路隧道和鐵路隧道的數(shù)量不斷增加。隧道內(nèi)空間密閉、狹窄,一旦發(fā)生火災(zāi)就可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。同時(shí),隨著城市化進(jìn)程的加快、地鐵線路數(shù)量的增多,越來越多的換乘站出現(xiàn)在城市中。因此,交通隧道和地鐵換乘車站的防排煙問題引起了廣泛的關(guān)注�；诖�,本文的主要研究內(nèi)容包括:采用三維穩(wěn)態(tài)CFD數(shù)值模擬方法,對已有的小尺寸隧道火災(zāi)模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了模擬。通過將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。在較大熱釋放率條件下,用Kurioka模型計(jì)算預(yù)測得到的隧道最高煙氣溫度與一些學(xué)者所開展的全尺寸實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在較大差異。針對這一問題,本文采用數(shù)值模擬方法分析了較大熱釋放速率條件下的隧道最高煙氣溫度,并根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果對Kurioka模型進(jìn)行了修正。將修正后的Kurioka模型與既有的全尺寸實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,證明了修正后的Kurioka模型的可靠性。目前,對于只有一條線路的地鐵車站,具有較為成熟、具體、有效的火災(zāi)煙氣控制策略,而對于地鐵換乘車站的火災(zāi)煙氣控制尚在研究探討階段。本文針對既有地鐵車站火災(zāi),采用了CFD數(shù)值模擬的方法證明了已有控制策略的可靠性;當(dāng)該車站通過改造成為地鐵換乘站后,針對換乘站內(nèi)不同區(qū)域發(fā)生火災(zāi)的情況,分別提出了針對不同區(qū)域的煙氣控制策略,并采用CFD數(shù)值模擬方法對每種煙氣控制策略進(jìn)行了模擬分析。研究表明,成為換乘站后,上層站臺(tái)著火時(shí)所提出的煙氣控制策略能夠滿足車站內(nèi)的人員安全疏散要求;下層站臺(tái)著火時(shí),受制于站臺(tái)層凈高的限制,較大一部分區(qū)域無法滿足人員安全疏散要求,但加大排煙量后煙氣控制效果有所好轉(zhuǎn)。對此,應(yīng)在實(shí)際地鐵車站防排煙設(shè)計(jì)中加以考慮;而換乘通道內(nèi)著火時(shí),所提出的兩種煙氣控制方案的實(shí)際效果有所差別。本文對既有地鐵車站改造成為換乘車站前后,進(jìn)行了人員疏散分析模擬。分析改造前后的人員疏散耗時(shí)。研究表明,人員疏散耗時(shí)與車站內(nèi)人員數(shù)量密切相關(guān),且改造后對既有車站人員疏散耗時(shí)有一定程度的影響,應(yīng)在人流量控制方案中加以考慮。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 隧道火災(zāi) 最高煙氣溫度 地鐵換乘車站 火災(zāi)煙氣控制
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U458
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-14
• 1.1 研究背景和意義7
• 1.2 縱向通風(fēng)7-8
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-13
• 1.3.1 縱向通風(fēng)下隧道火災(zāi)臨界通風(fēng)速率8-9
• 1.3.2 縱向通風(fēng)下隧道內(nèi)火災(zāi)煙氣流動(dòng)特性9
• 1.3.3 縱向通風(fēng)下隧道內(nèi)火災(zāi)煙氣溫度分布特性9-11
• 1.3.4 地鐵車站火災(zāi)煙氣蔓延和人員疏散11-13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)14-23
• 2.1 控制方程14-15
• 2.2 湍流模型15-17
• 2.2.1 直接模擬15
• 2.2.2 大渦模擬15
• 2.2.3 Reynolds時(shí)均法15-17
• 2.2.4 浮升力修正17
• 2.3 燃燒模型17-18
• 2.4 輻射模型18-19
• 2.5 控制方程的離散及求解19-21
• 2.6 SIMPLE算法21-22
• 2.7 小結(jié)22-23
• 第3章 縱向通風(fēng)條件下隧道火災(zāi)煙氣最高溫度23-31
• 3.1 目前的研究成果及存在問題23
• 3.2 較小火源熱釋放速率下最高煙氣溫度的研究23-27
• 3.2.1 幾何模型23-25
• 3.2.2 邊界條件25
• 3.2.3 數(shù)值模擬工況25-26
• 3.2.4 數(shù)值模擬結(jié)果及分析26-27
• 3.3 較大火源熱釋放速率下最高煙氣溫度的數(shù)值研究27-30
• 3.3.1 幾何模型、邊界條件及模擬工況27-28
• 3.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果28-29
• 3.3.3 Kurioka模型的修正29-30
• 3.3.4 修正后的Kurioka模型驗(yàn)證30
• 3.4 小結(jié)30-31
• 第4章 某典型地鐵換乘站火災(zāi)煙氣流動(dòng)特性與控制策略31-61
• 4.1 地鐵車站火災(zāi)煙氣控制的一般策略31
• 4.2 某典型既有地鐵車站火災(zāi)煙氣流動(dòng)特性及其控制策略31-37
• 4.2.1 既有地鐵線路車站幾何模型31-32
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分及模擬場景設(shè)置32-33
• 4.2.3 數(shù)值模擬工況及火災(zāi)煙氣控制策略效果評判依據(jù)33-35
• 4.2.4 既有地鐵車站火災(zāi)數(shù)值模擬結(jié)果及分析35-37
• 4.3 加入換乘功能后地鐵車站火災(zāi)煙氣流動(dòng)特性及其控制策略37-60
• 4.3.1 加入換乘功能后地鐵車站幾何模型37-38
• 4.3.2 網(wǎng)格劃分及模擬場景設(shè)置38-45
• 4.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果及其分析45-60
• 4.4 小結(jié)60-61
• 第5章 地鐵車站人員安全疏散61-72
• 5.1 地鐵車站幾何模型61
• 5.2 人員特性61-65
• 5.2.1 地鐵車站內(nèi)人員數(shù)量61-63
• 5.2.2 人員步行速度63
• 5.2.3 人員性別及年齡分布63
• 5.2.4 人員肩寬設(shè)定63
• 5.2.5 人員特性匯總63-65
• 5.3 人員疏散模擬工況65-66
• 5.4 人員疏散模擬結(jié)果及分析66-71
• 5.5 小結(jié)71-72
• 結(jié)論與展望72-75
• 結(jié)論72-73
• 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄80

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