本文關(guān)鍵詞：基于綜合工況下的公路隧道火災(zāi)臨界風(fēng)速研究

  更多相關(guān)文章： 公路隧道 隧道火災(zāi) 臨界風(fēng)速 影響因素 數(shù)值模擬

【摘要】：隨著我國公路交通網(wǎng)的不斷完善、公路隧道數(shù)量的逐年增多,隧道火災(zāi)逐漸成為了影響公路隧道運(yùn)營安全的最大威脅。而保證隧道通風(fēng)大小為臨界風(fēng)速大小則成為了控制火災(zāi)規(guī)模、減小火災(zāi)危害的一種有效手段,并得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。臨界風(fēng)速的影響因素眾多,大部分學(xué)者主要針對(duì)某一因素展開了詳細(xì)研究,而并未對(duì)臨界風(fēng)速進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。因此,本文采用FDS數(shù)值模擬和理論分析的方法研究在單一因素影響下以及一定綜合因素影響下的臨界風(fēng)速變化規(guī)律。論文首先根據(jù)規(guī)范按照1∶1建立長為300m的雙車道馬蹄形斷面隧道模型,并設(shè)置相應(yīng)的火源參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和模型參數(shù)等。進(jìn)而利用FDS分別對(duì)在火源熱釋放率、火源尺寸(火源長度、火源寬度)、火源位置(火源水平位置、火源位于緊急停車帶處)、隧道坡度、障礙物(火源處阻塞、火源上游阻塞、改變火源與上游阻塞物間的距離)等不同影響因素下的臨界風(fēng)速大小進(jìn)行數(shù)值模擬。通過對(duì)模擬結(jié)果的處理,獲得了各影響因素下的臨界風(fēng)速和溫度場(chǎng)的變化規(guī)律,同時(shí)與已有研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,并根據(jù)擬合結(jié)果簡單的給出各影響因素與臨界風(fēng)速的定量關(guān)系。其次,利用無量綱法對(duì)臨界風(fēng)速的相關(guān)影響因素進(jìn)行化簡分析,給出其無量綱公式,并結(jié)合模擬數(shù)據(jù)提出有關(guān)臨界風(fēng)速的理論計(jì)算公式。然后與已有的臨界風(fēng)速計(jì)算公式和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,以驗(yàn)證本文公式的正確性和適用性。最后,以常見的大巴車尺寸建立火源模型,通過FDS模擬在一定綜合工況下(火源尺寸、隧道坡度、阻塞比)的臨界風(fēng)速變化規(guī)律。同時(shí)根據(jù)每一因素對(duì)臨界風(fēng)速影響比重的不同,給出相應(yīng)的影響系數(shù),進(jìn)而對(duì)已提出的臨界風(fēng)速計(jì)算公式進(jìn)行修正。
【關(guān)鍵詞】：公路隧道 隧道火災(zāi) 臨界風(fēng)速 影響因素 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：長安大學(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4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-12
• 1.1.1 引言9
• 1.1.2 公路隧道火災(zāi)案例9-11
• 1.1.3 公路隧道火災(zāi)的原因11
• 1.1.4 公路隧道火災(zāi)特點(diǎn)11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 隧道火災(zāi)研究方法16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 1.4.1 存在的問題17
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容17-18
• 1.4.3 技術(shù)路線圖18-19
• 第二章 臨界風(fēng)速和FDS的理論基礎(chǔ)19-30
• 2.1 臨界風(fēng)速19-23
• 2.1.1 臨界風(fēng)速的概念19
• 2.1.2 頂端射流19-20
• 2.1.3 臨界風(fēng)速的判別標(biāo)準(zhǔn)20
• 2.1.4 臨界風(fēng)速計(jì)算公式的發(fā)展20-23
• 2.2 FDS理論基礎(chǔ)23-25
• 2.2.1 CFD數(shù)值模擬23
• 2.2.2 FDS簡介23-24
• 2.2.3 PyroSim前處理軟件24-25
• 2.2.4 隧道火災(zāi)模擬基本流程25
• 2.3 FDS的網(wǎng)格劃分及敏感性分析25-29
• 2.3.1 網(wǎng)格獨(dú)立性25-26
• 2.3.2 網(wǎng)格敏感性分析26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 各影響因素下臨界風(fēng)速的變化規(guī)律30-72
• 3.1 隧道模型的建立30-32
• 3.1.1 隧道幾何模型30-31
• 3.1.2 隧道基本初始條件和邊界條件31-32
• 3.2 火源熱釋放率對(duì)臨界風(fēng)速的影響32-40
• 3.2.1 模擬工況32-33
• 3.2.2 火源位置和監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置33-34
• 3.2.3 通風(fēng)大小的確定34
• 3.2.4 模擬結(jié)果和分析34-40
• 3.3 火源尺寸對(duì)臨界風(fēng)速的影響40-48
• 3.3.1 火源寬度的影響40-43
• 3.3.2 火源長度的影響43-45
• 3.3.3 火源面積的影響45-48
• 3.4 火源位置對(duì)臨界風(fēng)速的影響48-56
• 3.4.1 火源水平位置的影響48-51
• 3.4.2 火源位于緊急停車帶時(shí)的影響51-56
• 3.5 隧道坡度對(duì)臨界風(fēng)速的影響56-61
• 3.5.1 參數(shù)設(shè)置57
• 3.5.2 模擬結(jié)果和分析57-60
• 3.5.3 溫度場(chǎng)的分析60-61
• 3.6 障礙物對(duì)臨界風(fēng)速的影響61-70
• 3.6.1 火源處阻塞的影響61-64
• 3.6.2 上游阻塞與火源間距離的影響64-68
• 3.6.3 火源上游阻塞的影響68-70
• 3.7 本章小節(jié)70-72
• 第四章 臨界風(fēng)速理論計(jì)算模型72-79
• 4.1 無量綱分析72-73
• 4.2 臨界風(fēng)速計(jì)算公式的擬合73-76
• 4.3 臨界風(fēng)速計(jì)算公式的對(duì)比分析76-78
• 4.3.1 與前人公式和模擬結(jié)果的對(duì)比76-78
• 4.3.2 與前人實(shí)驗(yàn)的對(duì)比78
• 4.4 本章小節(jié)78-79
• 第五章 多因素影響下的臨界風(fēng)速變化規(guī)律79-91
• 5.1 工況設(shè)定79-80
• 5.2 模擬結(jié)果和分析80-82
• 5.3 溫度場(chǎng)的分析82-83
• 5.4 臨界風(fēng)速計(jì)算公式的修正83-89
• 5.4.1 火源尺寸的修正84-85
• 5.4.2 阻塞比的修正85-88
• 5.4.3 隧道坡度的修正88-89
• 5.5 本章小節(jié)89-91
• 第六章 結(jié)論與展望91-94
• 6.1 結(jié)論91-92
• 6.2 展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-100
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的科研項(xiàng)目100-101
• 致謝101

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：841965