本文關鍵詞：半橫向通風隧道火災非排煙區(qū)最高溫度模型與排煙特性研究

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【摘要】：隨著交通事業(yè)的發(fā)展,近年來,隧道火災事故頻頻發(fā)生,而且常因得不到有效的控制,造成隧道內人身財產(chǎn)安全重大損失。據(jù)統(tǒng)計表明隧道火災中造成人員傷亡的主要因素是不完全燃燒產(chǎn)生的有毒煙氣。因此,本文在充分調研國內外通風排煙系統(tǒng)的優(yōu)缺點基礎上,針對半橫向通風系統(tǒng)在隧道火災通風排煙中的特點,采用理論分析與數(shù)值模擬相結合的方法對半橫向通風隧道溫度分布與排煙特性進行模擬研究。半橫向通風系統(tǒng)中排煙速率是抑制煙氣蔓延的重要參數(shù)。本文運用數(shù)值模擬方法相結合的方法研究不同排煙速率下隧道火災拱頂最高溫度分布規(guī)律。結果表明無排煙時隧道拱頂溫度分布可分為兩個區(qū)域:火源頂部附近高溫區(qū)域與距離火源一定距離后煙氣溫度緩慢衰減的一維自由蔓延區(qū)域,并結合以往研究分析以及模擬結果得到無排煙時隧道內拱頂溫度衰減公式。煙氣蔓延距離隨排煙速率變化可分為三個階段:排熱階段、煙氣回流抑制階段以及完全排煙階段。針對排煙口后方的人員逃生區(qū)域,結合模擬結果與無量綱分析提出了與火源功率、排煙速率相關的最高煙氣溫度預測模型。根據(jù)隧道火災隨機性特點,研究了不同火源橫向分布時拱頂最高溫度分布規(guī)律。主要分析了由于隧道壁面的限制作用,而引起的隧道拱頂煙氣最高溫度的變化。同時研究了半橫向通風下排煙口布置對火災煙氣排煙效果的影響,分析了不同火源、排煙口橫向布置下煙氣濃度分布規(guī)律。由于隧道通常具有一定坡度,坡度隧道中火災煙氣蔓延規(guī)律在上下坡方向有所不同。本文對坡度隧道火災進行大量數(shù)值模擬得到其合理排煙策略,研究了煙氣回流距離與風機排煙熱效率。結果表明當隧道坡度增加至1.5%時可采用單側排煙。由于煙囪效應的持續(xù)增強,坡度增加到3%時,僅靠半橫向通風已無法抑制煙氣回流,應采用縱向通風與半橫向通風相結合的通風方式。以上研究結果可為隧道火災通風排煙設計以及火災救援預案制定提供一定的指導。
【關鍵詞】：隧道火災 半橫向通風系統(tǒng) 數(shù)值模擬 溫度分布 排煙效果
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U458
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題背景與意義10-11
• 1.2 隧道通風排煙系統(tǒng)11-14
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 本文研究目的與內容17-18
• 1.5 本章小結18-19
• 第二章 基于FDS隧道火災模擬19-28
• 2.1 數(shù)值模擬方法19-20
• 2.2 FDS數(shù)值模擬方法20-22
• 2.2.1 FDS簡介20-21
• 2.2.2 FDS控制方程21-22
• 2.3 基于FDS編程建模22-25
• 2.3.1 網(wǎng)格與物理模型建立22
• 2.3.2 湍流燃燒模型22-23
• 2.3.3 邊界條件23-25
• 2.4 FDS模擬可靠性驗證25-27
• 2.4.1 網(wǎng)格劃分25
• 2.4.2 FDS隧道火災模擬25-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第三章 非排煙區(qū)拱頂最高溫度模型28-39
• 3.1 理論分析28-29
• 3.1.1 無排煙隧道煙氣溫度衰減模型研究28-29
• 3.1.2 半橫向通風煙氣溫度無量綱分析29
• 3.2 數(shù)值模擬29-31
• 3.2.1 隧道模型29-30
• 3.2.2 模擬工況30-31
• 3.3 無排煙時隧道拱頂煙氣溫度分布31-33
• 3.4 非排煙區(qū)煙氣溫度分布33-35
• 3.5 非排煙區(qū)最高溫度預測35-38
• 3.6 本章小結38-39
• 第四章 火源與排煙口位置對煙氣溫度分布與排煙效果影響39-50
• 4.1 不同火源位置煙氣最高溫度39-45
• 4.1.1 理論分析39-40
• 4.1.2 數(shù)值模擬40-41
• 4.1.3 拱頂煙氣最高溫度41-44
• 4.1.4 煙氣溫度縱向分布44-45
• 4.2 火源與排煙口橫向分布對排煙效果的影響45-49
• 4.2.1 數(shù)值模擬45-46
• 4.2.2 火源位置對排煙效果影響46-48
• 4.2.3 排煙口位置對排煙效果影響48-49
• 4.3 本章小結49-50
• 第五章 坡度隧道火災通風排煙研究50-61
• 5.1 煙囪效應50-51
• 5.2 數(shù)值模擬51-52
• 5.2.1 數(shù)值物理模型51
• 5.2.2 邊界條件51
• 5.2.3 模擬工況51-52
• 5.3 結果與分析52-60
• 5.3.1 無排煙時坡度對隧道火災煙氣蔓延影響52-55
• 5.3.2 坡度隧道不同排煙策略煙氣控制效果55-59
• 5.3.3 半橫向坡度隧道風機排煙熱效率研究59-60
• 5.4 本章小結60-61
• 結論與展望61-64
• 主要結論61-62
• 不足與展望62-64
• 參考文獻64-70
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果70-71
• 致謝71-72
• 附表72

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本文編號：1029756