本文關鍵詞：細水霧技術在隧道中應用的實驗與數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隧道屬于狹長型的交通聯(lián)絡通道,空間小、道路窄、通風條件差,一旦發(fā)生火災,產生的濃煙將迅速擴散充滿整個隧道難以排出,嚴重威脅到人員生命安全,也使得撲救過程變得困難。隧道的消防安全近年來逐漸得到重視,傳統(tǒng)的隧道滅火技術有消火栓、滅火器、水噴淋滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)。隨著細水霧滅火技術的廣泛的重視,其在隧道中的應用也得到了關注。世界各國相繼開展細水霧滅火系統(tǒng)在隧道內的應用實驗,結果均表明,細水霧滅火系統(tǒng)能夠迅速撲滅隧道火災,與常規(guī)水噴淋相比具有用水量少的特點,并能迅速凈化空氣和保護環(huán)境。本文通過實體火災實驗與計算機數(shù)值模擬相結合的方式研究細水霧滅火系統(tǒng)在隧道中的應用。1、實體實驗研究在實體實驗研究方面,關于風速對細水霧在隧道中滅火效果影響的研究相對較少。本文利用隧道火災模擬實驗平臺,分別對車頂和車底兩個位置進行了細水霧滅火的模擬實驗,研究不同風速對隧道火災的溫度、氣體濃度和熱輻射等參量的影響,據此研究細水霧滅火系統(tǒng)在隧道火災中抑制、撲滅火災,降低火場溫度、凈化火源附近空氣以及隔絕熱輻射的能力。實驗結果表明風速對隧道內各參數(shù)的影響分為以下幾個方面： (1)溫度參數(shù)方面：細水霧施加前,隧道內煙氣層的溫度呈現(xiàn)中間高、兩端低的分布狀態(tài),且隨著外界風速的增大,煙氣層最高溫度點向下游移動。細水霧施加后,煙氣層的溫度呈下降趨勢,且火源上方區(qū)域溫度變化最明顯,隨著風速的增大頂棚煙氣平均溫度逐漸降低。 (2)在氣體濃度參數(shù)方面：隨著風速的增大,細水霧作用前,O2濃度下降幅度減小,CO濃度變化不明顯：細水霧作用后,O2濃度快速回升至環(huán)境值,CO濃度峰值和總生成量出現(xiàn)了顯著降低。 (3)在熱輻射通量方面：在本文的風速條件下,細水霧的作用均能有效抑制汽油火的燃燒放熱,使火場周圍的熱輻射強度迅速降低。隨著風速的增大,熱輻射強度峰值逐漸減小,說明通風作用加強了細水霧對火場熱輻射的屏蔽作用。(4)因此,在本文實驗條件下,隧道中通風作用不顯著影響細水霧控火效果,可有效降低火場溫度、CO濃度和熱輻射強度,更可以促進02濃度回升,有利于阻止隧道火災蔓延和保障火場安全。2、數(shù)值模擬研究通過FDS模擬的方法對細水霧在隧道中控煙效果的影響進行研究。首先確定網格尺寸,還原實體實驗條件驗證了模型適用性,通過對模擬現(xiàn)象的分析描述,證明了細水霧滅火系統(tǒng)在隧道安全分區(qū)中的控煙作用；接著從噴頭間距、噴霧流量、噴頭霧化錐角、火源功率四個方面對比了細水霧在隧道中的控煙能力。模擬結果表明： (1)當以20m的長度間隔劃分隧道的消防安全保護區(qū)時,細水霧滅火系統(tǒng)能將煙氣控制在保護區(qū)內,降低隧道火災對人員疏散的危害。(2)在模擬工況條件下,細水霧噴頭布置間距為lm和2m時,相鄰保護區(qū)呼吸高度處CO濃度較低,煙氣層高度也能控制在4m以上,控煙效果優(yōu)于3m。 (3)細水霧噴霧流量在一定范圍內,流量越大對火源的降溫效果越好,煙氣的隔離作用也越明顯。但當噴霧流量從15L/min增加到20L/min時,細水霧對煙氣的隔離和降溫作用的提高不明顯,考慮到安全和水漬損失等問題,得到噴霧流量的建議值為15L/min。(4)霧化錐角的增大能在一定程度上擴大保護半徑,但作用到火焰區(qū)的有效霧通量值就會減小,不利于火焰區(qū)煙氣溫度的冷卻。較大的霧錐角也不能有效隔離和吸收保護區(qū)內煙氣,因此在本文的模擬條件下建議選取60°作為理想的噴頭霧化錐角。 (5)火源功率越大,細水霧對煙氣控制效果越差,當火源功率為lOMW和20MW時,相鄰保護區(qū)煙氣層高度下降到1.5m以下,隧道煙氣容易對人員疏散安全造成威脅,因此需要對隧道安全保護區(qū)進行優(yōu)化,模擬結果證明,優(yōu)化后的細水霧滅火系統(tǒng)能有效控制大功率火災煙氣。
【關鍵詞】：狹長空間 細水霧滅火系統(tǒng) 實體火災實驗 數(shù)值模擬 控煙效果
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U453.8
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究背景13-16
• 1.1.1 隧道的發(fā)展13-14
• 1.1.2 隧道火災的嚴重性14
• 1.1.3 隧道火災的特殊性14-16
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.1 隧道滅火技術國內外研究現(xiàn)狀16
• 1.2.2 細水霧滅火技術國內外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究內容及技術路線17
• 1.4 論文章節(jié)安排17-19
• 第2章 實體火災實驗方案設計19-33
• 2.1 實驗平臺介紹19-21
• 2.1.1 隧道模型介紹19
• 2.1.2 車廂模型介紹19-21
• 2.2 數(shù)據測量系統(tǒng)布置21-26
• 2.2.1 溫度測量系統(tǒng)21-22
• 2.2.2 風速測量系統(tǒng)22-23
• 2.2.3 煙氣濃度分析儀23-25
• 2.2.4 輻射熱流計25-26
• 2.3 細水霧滅火系統(tǒng)布置方案26-31
• 2.3.1 細水霧系統(tǒng)簡介26-27
• 2.3.2 細水霧滅火系統(tǒng)組成27-29
• 2.3.3 細水霧噴頭的布置方案29-31
• 2.4 本章小結31-33
• 第3章 縱向風速對隧道中細水霧滅火效果的影響研究33-59
• 3.1 細水霧滅火實驗工況設計33-36
• 3.1.1 火源功率確定33-34
• 3.1.2 火源位置設計34-35
• 3.1.3 實驗工況設計35-36
• 3.1.4 實驗方法36
• 3.2 車廂頂部火災實驗結果分析36-50
• 3.2.1 實驗現(xiàn)象分析36-41
• 3.2.2 風速對溫度參數(shù)的影響分析41-45
• 3.2.3 風速對氣體濃度參數(shù)的影響分析45-48
• 3.2.4 風速對熱輻射強度參數(shù)的影響分析48-50
• 3.3 車廂底部火災實驗結果分析50-57
• 3.3.1 實驗現(xiàn)象分析50-51
• 3.3.2 風速對溫度參數(shù)的影響分析51-53
• 3.3.3 風速對氣體濃度參數(shù)的影響分析53-56
• 3.3.4 風速對熱輻射強度參數(shù)的影響分析56-57
• 3.4 本章小結57-59
• 第4章 細水霧滅火系統(tǒng)在隧道中應用的數(shù)值模擬研究59-77
• 4.1 FDS網格獨立性分析及模型適用性驗證59-62
• 4.1.1 建立模型59-60
• 4.1.2 網格尺寸確定60
• 4.1.3 模型適用性驗證60-61
• 4.1.4 模擬實驗現(xiàn)象分析61-62
• 4.2 細水霧各個參數(shù)對煙氣控制效果的影響62-70
• 4.2.1 噴頭布置間距對煙氣控制效果的影響62-64
• 4.2.2 噴霧流量對煙氣控制效果的影響64-67
• 4.2.3 噴頭霧化角度對煙氣控制效果的影響67-70
• 4.3 火源功率對煙氣控制效果的影響70-74
• 4.3.1 不同火源功率的煙氣控制效果70-73
• 4.3.2 隧道保護區(qū)優(yōu)化后煙氣控制效果73-74
• 4.4 本章小結74-77
• 第5章 結論與展望77-79
• 5.1 結論77-78
• 5.2 展望78-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83-85
• 在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果85

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 李文倩;徐鳳;;細水霧滅火技術在上海浦東文獻中心的應用[J];給水排水;2005年10期

2 于水軍;余明高;李喜玲;段玉龍;郝強;;滅火添加劑對細水霧性質與滅火效能的影響[J];燃燒科學與技術;2008年03期

3 方艷平;楊平;;細水霧滅火技術在檔案圖書館中的應用現(xiàn)狀與展望[J];河南科技;2009年01期

4 劉澤毅;張媛;;細水霧技術的更新[J];消防技術與產品信息;2009年11期

5 ;“高壓細水霧應用技術交流研討會”在京召開[J];給水排水;2010年02期

6 王曄;;現(xiàn)代細水霧滅火技術[J];消防技術與產品信息;2010年12期

7 鄧群林;萬會雄;;淺談高壓細水霧滅火技術及應用[J];民營科技;2013年04期

8 黃鶴鳴;;檔案庫房滅火技術改造與更新——高壓細水霧滅火技術的應用[J];河南科技;2013年10期

9 楊立軍,蔡國飚,胡澤保,劉洪山,王明華,劉昕;兩相流旋流型細水霧噴嘴的霧化特性研究[J];消防科學與技術;2002年05期

10 劉江虹,廖光煊,厲培德,秦俊,陸夕云;細水霧作用下固體池火熄滅時間的實驗研究[J];中國科學E輯:技術科學;2003年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據庫 前10條

1 倪明;;低壓細水霧抑制受限空間轟燃的實驗研究[A];自主創(chuàng)新與持續(xù)增長第十一屆中國科協(xié)年會論文集（3）[C];2009年

2 馬寧;叢北華;;高壓細水霧系統(tǒng)在地鐵中的應用[A];自主創(chuàng)新與持續(xù)增長第十一屆中國科協(xié)年會論文集（3）[C];2009年

3 姬永興;李清安;;兩相射流滅火技術的發(fā)展前景[A];“信達海烙杯”第四屆全國氣體消防學術交流大會論文集[C];2005年

4 董燕;;雙流體細水霧抑制熄滅油池火的實驗研究[A];第十屆中國科協(xié)年會論文集（一）[C];2008年

5 崔玉周;;細水霧滅火技術的研究現(xiàn)狀及其在地鐵消防中應用前景分析[A];2008鐵路暖通空調學術年會論文集[C];2008年

6 徐兵;;細水霧特性的實驗研究[A];2012中國消防協(xié)會科學技術年會論文集（上）[C];2012年

7 黃曉家;;細水霧的春天來了[A];全國第一屆細水霧滅火系統(tǒng)學術會議論文集[C];2013年

8 張洪江;劉炳海;徐偉;吳龍標;;細水霧滅火技術發(fā)展中的一些思考[A];全國第一屆細水霧滅火系統(tǒng)學術會議論文集[C];2013年

9 劉益民;張兆憲;;細水霧產品與系統(tǒng)設計[A];全國第一屆細水霧滅火系統(tǒng)學術會議論文集[C];2013年

10 周華;鄧東;范垣宵;楊華勇;;固定式高壓單相流細水霧系統(tǒng)的滅火效果試驗[A];液壓與氣動學術研討會論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據庫 前4條

1 陳鋒邋實習生 馮亞平;鄭州“細水霧”開創(chuàng)滅火新紀元[N];鄭州日報;2007年

2 陳鋒邋實習生 馮亞平;鄭州細水霧滅火技術全國推廣[N];鄭州日報;2007年

3 羽卒;細水霧滅火技術異軍突起[N];人民公安報·消防周刊;2011年

4 馮苗云;江蘇研發(fā)細水霧消防三輪摩托[N];人民公安報·消防周刊;2009年

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前10條

1 劉益民;基于霧通量分析的細水霧滅火機理模擬實驗研究[D];中國科學技術大學;2008年

2 劉志超;直通式旋流細水霧噴嘴霧化理論分析及滅火實驗研究[D];西南交通大學;2008年

3 陳呂義;細水霧抑制受限空間轟燃的實驗與理論研究[D];中國科學技術大學;2009年

4 陸嘉;細水霧抑制熄滅氣體射流火焰的實驗研究[D];中國科學技術大學;2010年

5 劉乃玲;細水霧特性及其在狹長空間降溫效果的研究[D];同濟大學;2006年

6 牛國慶;細水霧抑制室內火災的理論與試驗研究[D];中南大學;2007年

7 黃咸家;細水霧與氣體射流火焰相互作用的實驗與數(shù)值模擬研究[D];中國科學技術大學;2012年

8 梁天水;超細水霧滅火有效性的模擬實驗研究[D];中國科學技術大學;2012年

9 肖修昆;基于蒸汽輔助霧化的氣動式細水霧發(fā)生方法及滅火有效性模擬實驗研究[D];中國科學技術大學;2011年

10 謝正文;餐飲業(yè)煙道油垢自燃發(fā)火機理及細水霧自動滅火系統(tǒng)研究[D];中南大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前10條

1 郭明;細水霧抑制油池火的實驗研究和數(shù)值模擬[D];河南理工大學;2009年

2 劉中麟;新型水基添加劑滅火有效性研究[D];鄭州大學;2015年

3 劉汝正;細水霧防治膠帶火災的數(shù)值模擬和實驗研究[D];太原理工大學;2016年

4 張慧;高壓細水霧系統(tǒng)滅火效果的實驗研究[D];安徽理工大學;2016年

5 田向亮;細水霧與火災相互作用的研究[D];東北大學;2014年

6 馮明輝;細水霧與二維對沖擴散火焰作用規(guī)律研究[D];中國科學技術大學;2016年

7 李夢;細水霧技術在隧道中應用的實驗與數(shù)值模擬研究[D];中國科學技術大學;2016年

8 項豐;船舶中壓細水霧系統(tǒng)滅火實驗研究[D];大連海事大學;2008年

9 唐皓;細水霧與被障礙物遮擋的油池火作用的研究[D];大連理工大學;2009年

10 屠欣丞;細水霧大空間局域環(huán)境調節(jié)的研究[D];江蘇大學;2009年

  本文關鍵詞：細水霧技術在隧道中應用的實驗與數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：324497