不同排烟口开启状态下妈湾隧道的排烟技术

为了研究隧道发生火灾时通风排烟方式和排烟口开启状态对排烟效果的影响,对妈湾水下盾构隧道的排烟特性和排烟效率进行了分析. 通过理论分析和火灾动力学模拟器FDS,得到了纵向通风排烟方式的临界风速和重点通风排烟方式的最佳排烟量;基于不同的排烟口开启状态设置工况,对烟气高度、蔓延长度、人眼高度处的能见度、CO体积浓度及排烟口的风速大小和排烟效率进行了研究. 研究结果表明:（1） 妈湾水下盾构隧道临界风速为4.5 m/s,重点排烟方式下同时开启上下游排烟口及只开启下游排烟口的最佳排烟量分别为290、410 m3/s;（2） 同时开启上下游排烟口,且及时开启火源正上方排烟口,能保证人眼高度处能见度大于10 m,CO浓度仅在火源上下游200 m范围内超过人体耐受极限,最大值仅为450 ppm,烟气高度在火源上游方向近100 m范围内升高,烟气蔓延距离缩短;（3） 同时开启火灾上下游排烟口时,及时打开火灾点正上方排烟口时的整体排烟效率比不打开时更高;只开启下游排烟口时,则正好相反;（4） 综合人员逃生指标,当发生火灾时,应采用重点排烟,同时开启火灾上下游排烟口,并及时打开火灾点最近的排烟口.      

基于FDS公路隧道火灾仿真研究

针对公路隧道突发火灾事故问题,采用模拟软件对隧道发生的火灾进行研究。分析火灾条件下公路隧道内被困人群的疏散行为特点,给出隧道内人员疏散的安全依据,按照隧道火灾条件下通风风速不同时火灾烟气蔓延情况,确定火灾可利用疏散时间(ASET),通过分析人员疏散特点计算出所需的疏散时间(RSET),通过对比得出:通风风速至少为3m/s时才能保证人员的安全疏散。     

地铁隧道火灾烟气湍流反应的数值模拟研究

基于PDF湍流非预混燃烧理论,以天津地铁区间隧道作为研究对象,利用FLUENT软件,对隧道纵向通风后火灾烟气的湍流反应进行数值模拟,得到通风后烟气湍流反应的模拟结果,并将模拟结果与天津消防所的火灾实验数据进行比较,验证模拟结果的可靠性.研究结果表明,火灾时隧道氧含量急剧下降,火灾烟气中含有大量CO等不完全燃烧产物,当启动机械通风排烟后,带入隧道的氧气与不完全燃烧产物再次发生氧化反应,烟气的成分及浓度发生相应变化,从而对人的毒性作用也将有所改变.为隧道火灾烟气流动分布规律的进一步研究,有效组织人员疏散提供重要参考.     

地铁隧道火灾烟气湍流反应的数值模拟研究

基于PDF湍流非预混燃烧理论,以天津地铁区间隧道作为研究对象,利用FLUENT软件,对隧道纵向通风后火灾烟气的湍流反应进行数值模拟,得到通风后烟气湍流反应的模拟结果,并将模拟结果与天津消防所的火灾实验数据进行比较,验证模拟结果的可靠性.研究结果表明,火灾时隧道氧含量急剧下降,火灾烟气中含有大量CO等不完全燃烧产物,当启动机械通风排烟后,带入隧道的氧气与不完全燃烧产物再次发生氧化反应,烟气的成分及浓度发生相应变化,从而对人的毒性作用也将有所改变.为隧道火灾烟气流动分布规律的进一步研究,有效组织人员疏散提供重要参考.     

火灾场景下公路隧道横通道参数研究

横通道作为公路隧道的避难设施,其间距和宽度的确定非常重要。从人员安全疏散的角度出发,阐述了根据隧道火灾时人员安全疏散的判据确定横通道间距和宽度的方法。结合某隧道工程实例,通过模拟隧道内火灾烟气蔓延和人员疏散过程,对比分析不同工况下可用安全疏散时间(ASET)与需要的安全疏散时间(RSET),从而为横通道间距和宽度的确定提供定量依据。     

南京长江隧道火灾应急方案

以南京长江隧道为研究背景,分析隧道火灾可能带来的结构损伤、人员伤害及救援难点,在此基础上建立了应急响应流程。运用火灾动力学模拟软件PYROSIM建立隧道物理模型,计算分析火灾发生过程中风机风速对烟气蔓延速度、浓度和温度的影响,通过计算分析选择3．0m／s纵向通风作为临界风速,并结合分析结果提出了隧道火灾时人员疏散、车辆及装备救援以及现场救助的方法。     

单洞对向公路隧道火灾烟气模糊控制

为解决公路隧道火灾烟气对人员的影响,以单洞对向交通隧道火灾为基础,建立火灾数值计算模型。在火灾烟气控制中引入模糊控制理论,模拟烟雾在隧道内两组射流风机之间200m的区间内往复运动,通过改变射流风机的风速和方向,分析在时间为180、360S内,风速为1．0、1．5m·S-1的火灾烟雾扩散情况,研究了控制区域内烟气的分布和影响规律。计算结果表明：在火灾点两侧分别开启射流风机,间歇为30S、风速为1．0m·S-1的运行烟气属于小振幅运动,烟雾基本控制在火源点左右两侧50～80m的位置;间歇为60S、风速为1．5m·S-1的运行烟气属于大振幅运动,烟雾基本控制在火源点左右两侧80～100m的位置;烟气小振幅运动要优于大振幅运动。     

坡度对铁路隧道火灾影响的机理分析

以狮子洋隧道为背景,对隧道火灾因坡度引起的影响进行了数值模拟,分析了火灾时隧道内的温度、能见度及烟气蔓延特征,结果显示:隧道坡度对烟气蔓延的影响随坡度的增大而增大,并且存在着一个临界突变值.得出了烟气蔓延到最大又回流的一段长度,是由于隧道内、外的温度差产生烟囱效应的结果.并对临界风速公式中坡度对临界风速的影响系数提出了修正.为研究隧道火灾及制定火灾情况下人员疏散方案提供参考.     

公路隧道横通道人员疏散行为及通行能力实验研究

为提供公路隧道疏散通道设计依据和隧道火灾风险评估依据,建立了公路隧道横通道人员疏散实验平台,自主研发了基于视频图像的人员疏散轨迹分析软件,研究了人员在紧急逃生和正常情况行走时不同宽度(1.4~2.0 m)横通道的人员疏散行为和速度,获取了横通道不同宽度和照度条件下的人员通行能力.研究结果表明:依据人员到达横通道入口的顺序,人员在横通道内行走速度逐渐减低,且减低幅度依次减小,最后进入通道人员较最早进入人员的行走速度平均降低40%~50%;不同宽度横通道内将形成不同的分层疏散人流,人员逃生速度和通行能力随着横通道宽度的增加依次增大,横通道宽度每增加0.1 m,通行通力增加约12.3~13.5人/min;在低照度条件下,横通道人员通行能力比照度良好条件下的通行能力平均降低15%,疏散人员需更加集中注意力和加强自我保护.      

基于CFD的公路隧道火灾数值模拟

为了有效控制公路隧道火灾的烟气扩散,基于计算流体动力学理论(computational fluid dynamics,CFD),采用Cfdesign软件进行数值模拟与分析,研究了公路隧道火灾的烟气运动规律,分析了不同火灾条件的温度分布和烟气蔓延规律,研究了射流风机的动力特性及其对火灾的影响.提出了公路隧道顶棚烟雾纵向扩散速度峰值函数模型、射流风机动力长度近似模型以及临界风速近似计算模型.分析表明,在射流风机动力区域的火灾,会产生大量涡流,严重危害下游人员的安全.     

基于多竖井送排模式的隧道通风系统设计与创新

浙江省近年来出现了4座长度超过6km的特长公路隧道,为了解决正常营运通风和火灾应急排烟的问题,同时兼顾经济节能,采用了多竖井送排通风模式.设计考虑了正常交通、阻滞、火灾等工况,其中火灾工况根据火灾释热量计算来确定排烟临界风速,通风区段划分和通风设备的配置规模综合考虑了需风量计算结果及工程类比.在设计过程中开发了多竖井送排式通风的算法程序,创新了双洞共用的通风竖井和地下风机房布置模式.     

基于FLUENT的直流漏沙式风沙风洞研究

目前的风沙风洞大多适用于风沙地貌、风沙环境的研究以及防护治理，而用于结构风工程的风沙风洞很少,因为其需要在一定高度处能够实现风速和风沙浓度可调的均匀稳定段.为了研究直流漏沙式风沙风洞中风沙流的分布规律，运用FLUENT建立风洞模型，通过对已有的漏沙风洞试验进行数值模拟，验证了模型的正确性.进一步基于风洞风速、漏沙体积分数、漏沙速度等参数对风洞风沙流的影响规律，提出了一种新型的水平多口风洞漏沙装置.对该风沙风洞的分析表明:在试验模拟浓度的范围内，风洞风速越大，同一位置的沙粒分布高度越高；漏沙体积分数和漏沙速度主要影响单位时间内进入风洞的沙粒质量，且试验位置沙粒浓度的峰值与单位时间进入风洞的沙粒质量成正比；该风沙风洞可以得到约1/2风洞高度的沙粒浓度均匀试验段，并可以通过调节漏沙体积分数、漏沙速度和试验位置可得到试验所需的试验风速及对应的沙粒浓度，使其能很好地完成风工程中的风沙定量试验.      

基于施工隧道压入式通风方式结构设置优化

针对钻爆法施工隧道中压入通风方式造成的隧道内空气质量差、排尘久等缺点,在传统通风方式的基础上进行结构优化改进,形成抽出式风幕通风方式. 以吴家岭二级水电站新建I号、II号引水隧道为试验隧道,对两种通风方式条件下隧道内风速及游离SiO₂粉尘扩散特点进行现场监测与对比分析,并应用有限元Ansys-CFD软件对游离SiO₂粉尘浓度场演化特征进行了模拟分析. 研究结果表明:在抽出式风幕通风条件下通风35 min后,施工作业区内游离SiO₂粉尘浓度即可达标,洞身区只存在少量极低浓度SiO₂粉尘,作业区内SiO₂粉尘浓度最大净化率较压入式通风方式提高了25.93%,隧体内施工环境大为改善.      

环境风对高速铁路接触线波动速度的影响

基于空气动力学理论分别推导了作用在接触线上的空气阻尼和脉动风气动载荷, 并将空气动力项添加至接触线波动速度公式中进行修正; 通过风洞试验和CFD绕流仿真得到了横风环境下的气动阻力系数, 分析了不同空气阻尼下接触线波动速度的变化规律; 基于AR模型和接触网的结构特性, 建立了具有时间和空间相关性的接触网脉动风场, 通过仿真计算分析了脉动风速和风攻角对接触线波动速度的影响。研究结果表明: 静风载荷引起的接触线空气阻尼很小, 当平均风速达到30 m·s-1时, 接触线空气阻尼仅为0.3, 接触线波动速度为549.1 km·h-1左右, 因此, 空气阻尼不会对接触线波动速度产生较大影响; 当来流风攻角为60°, 平均风速不大于10 m·s-1时, 脉动风下接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和6 km·h-1, 此时接触线波动速度相对无风情况变化较小, 脉动风载荷对接触线波动速度的影响不明显; 当风速达到40 m·s-1时, 接触线平均波动速度较无风情况下降39.39 km·h-1, 且其标准差和最值差分别达到11.84和75.98 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至474.16 km·h-1, 因此, 脉动风下风速越大, 接触线波动速度受脉动风载荷影响越显著; 当风速保持30 m·s-1, 来流风攻角为0°~30°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和5 km·h-1, 此时脉动风载荷对接触线波动速度的影响较小; 当风攻角为90°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别达到12.38和73.19 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至472.91 km·h-1, 因此, 脉动风下来流风越偏于水平方向, 对接触线波动速度的影响越小。      

基于燃料可燃界限的隧道火灾回燃研究

地铁隧道属于大长细比的通风受限空间,隧道火灾在一定条件下会出现回燃．地铁隧道1：8缩尺比例的火灾模型实验表明,决定回燃是否产生的关键参数是燃料挥发份的质量分数,单隧道自然通风条件下均临界值为8．78％;利用燃料的可燃界限图所得到的质量分数的临界值为8．66％,与实验值接近．自然通风条件下的单隧道回燃和腔体回燃相似,但产生回燃的燃料挥发份质量分数的,临界值不同．在确定隧道火灾回燃之前,借助于燃料的可燃界限图初步判断其挥发份质量分数临界值的范嘲,对现场真实火灾回燃的分析和控制有重要的参考价值．     

公路特长隧道通风与照明系统协同集约化设计探索

为了降低公路特长隧道通风与照明系统设施总规模和工程全寿命周期成本，以浙江杭绍台 高速公路陈家山特长隧道为依托，提出通风系统与照明系统协同设计的理念，即适应通风烟雾浓度、按需配置照明灯具光源类型。采用LED+高压钠灯的混合光源方式，隧道末端的烟雾浓度指 标要求可以提高，而隧道需风量相应可降低约17%。在此基础上，积极采用互补式通风模式，利用下坡隧道中的低浓度空气去稀释上坡隧道中的污浊空气，实现相邻隧道通风负荷的均衡。相对于优化之前采用的单竖井送排通风模式及纯LED光源类型，隧道通风照明系统总安装功率下降30%以上，从而有效提高了特长公路隧道通风系统设施规模的集约化水平，为减少今后运营期间的设备闲置打下良好基础。     

隧道火灾排烟口位置对排烟效率的影响

为研究长大隧道其排烟口位置对半横向排烟效率的影响,本文以Memorial Tunnel 为原型建立1∶20隧道模型,其尺寸为 42.7 m × 0.45 m × 0.23 m,并采用坡度为水平和3.2%两种状态,以油池火（甲醇）作为火源,在模型隧道中进行了一系列的实验. 同时,采用火灾动力学模拟软件FDS 6.0.1对排烟口位于火源左侧、右侧和两侧对称分布3种工况进行数值模拟,对比数值模拟和实验结果,得出以下结论: （1）在水平隧道中,排烟口对称分布于火源两侧时,烟气层大致呈对称分布,排烟效率最高,相对于排烟口分布于火源左侧或右侧,其排烟效率能分别提高10.22%～13.58%和7.66%～16.84%;当两排烟口位于火源左侧或右侧时,烟气向排烟口所在位置相反方向蔓延距离增长,排烟效率不存在明显差异. （2）在倾斜隧道中,烟气在火源两侧呈不对称分布,向隧道高端蔓延距离较长;当排烟口仅火源左侧（低端）布置时排烟效率最低,而对称分布于火源两侧时的排烟效率有所提高,较排烟口仅左侧分布提高了33.9%～39.6%;排烟口仅分布于火源右侧（高端）时的排烟效率最高,与排烟口仅分布于火源左侧时相比,排烟效率提高了40.5%～51.6%. （3）倾斜隧道中排烟口位置对排烟效率的影响较水平隧道更为显著,且随着排烟量的增加,该影响程度逐渐减小.