长隧道火灾烟气运动三维数值模拟

对某长隧道在50 MW释热率、不同风速条件下的火灾过程进行模拟,采用扩散燃烧模型对燃烧过程加以描述,分别利用k-ε模型和P-1模型计算湍流流动和辐射作用。计算结果表明,纵向风速较小时会形成烟气回流,对50 MW的隧道火灾,2 m/s的纵向通风能有效抑制烟气回流;纵向通风隧道内,烟气运动表现为径向扩散与纵向蔓延的结合;隧道通风风速越大,火源下游烟气起伏运动越剧烈。隧道发生火灾时,纵向风速应以刚好抑制烟气出现回流为宜。     

基于数值模拟的隧道火灾临界风速分析

文章基于CFD软件FLUENT,对某直线隧道进行数值模拟,研究了长度为300 m的直线隧道在火灾下的临界风速和烟气流动。采用RNG k-ε湍流模型进行数值模拟,结果当隧道内发生规模约为5 MW火灾时,火灾烟气控制的临界风速为2.3 m/s。当风速低于临界风速时,隧道内会出现烟气回流,不利于人员逃生。火灾下游靠近火源的断面烟气紊乱,距离断面较远的断面则具有较好的分层性。     

高海拔隧道全尺寸火灾烟气及温度场特征试验研究

通过对海拔为4100m的高海拔隧道进行全尺寸火灾试验,揭示高海拔隧道火灾烟气下沉及温度场变化特征。试验采用三种不同尺寸火源(0.8m2、1.0m2、2.0m2),对隧道火灾烟气蔓延特征、火区最高温度、隧道拱顶纵向温度分布进行研究。试验研究结果表明：隧道火灾试验初期及燃烧稳定阶段,火源附近隧道上层烟气与下层冷空气分界明显,火灾后期烟气下沉严重;较小风速有利于高海拔隧道小规模火灾烟气逆流层纵向和垂向蔓延的控制。隧道火灾温度场研究表明：隧道火灾温升速率随火源热释放率增大而增加;火源附近20m范围内温度衰减速率较快,远火源区域隧道拱顶纵向温度衰减较慢,趋于平缓;通过对火源上方拱顶烟气温度分析,发现隧道火灾探测采用差温报警模式较定温报警模式更加有效,并得出10℃/min的温升速率可基本满足高海拔隧道小规模火灾的初期报警;隧道拱顶纵向温度分布规律导致火源远场烟气下沉严重而近火源区域烟气层化较好的特征。高海拔隧道火灾温度分布特性试验研究,可为高海拔隧道火灾动力特性研究提供依据,为高海拔隧道人员疏散逃生提供指导及建议。     

城市长大公路隧道火灾纵向排烟分析研究

隧道火灾是公路交通安全的重大隐患。本文以某长大城市公路隧道作为工程研究对象,针对其不同规模和风速的火灾工况,以能见度为评价指标,使用CFD数值模拟手段对其隧道火场逃生环境进行安全分析与评价。该隧道盾构段长3390m,外径14.5m,特殊火灾工况下采用完全纵向通风。研究表明,当隧道发生火灾时,纵向排烟模式能够控制烟气蔓延,大断面隧道的上部空间维持稳定的烟气层,隧道下部环境有利于疏散逃生和消防救援。     

海底公路隧道火灾数值模拟

利用FDS对某海底公路隧道进行研究,分析典型火灾条件下,纵向通风对热烟气逆流距离、隧道顶部温度以及隧道内横通道风流变化的影响。结果表明,在0.25 m/s的火灾初期通风条件下,热烟气逆流距离和火源附近拱顶温度超过安全临界温度的范围随火灾规模增大而增大;在3 m/s的灭火期通风条件下,两者随着纵向通风风速增加而减小;隧道内横通道风速先增大,后减小。     

防烟空气幕在隧道火灾中的试验研究

为研究防烟空气幕在隧道火灾中的挡烟效果,在应急管理部四川消防研究所隧道试验基地开展了一系列1 MW和2 MW的全尺寸火灾试验,分析了隧道内温度以及氧气的分布情况。试验结果表明:防烟空气幕能有效控制烟气蔓延;火源功率越大,火源附近氧气体积分数越小;空气幕出流风速越大,隧道内氧气体积分数越大,聚积在火源上方顶棚处烟气量越少,顶棚处温度越低。     

考虑人员逃生公路隧道火灾控制风速研究

公路隧道火灾人员逃生与控制风速关系密切。本研究基于PHOENICS软件,建立了矩形、圆形及马蹄形断面下二、三及四车道9种计算模型,选取了大客车(20 MW)及无载重货车(30 MW)2种火源释放率, 选取了2.0 m/s、2.5 m/s、3.0 m/s、3.5 m/s及4.0 m/s的入口风速共计40种主要常见火灾工况,考虑了纵向通风对人体极限温度承受值的影响,采用了杨涛修正的动态火源释放率曲线及周勇狄修正的克拉尼公式,选用了适当的人员逃生条件,给出了每种工况8个特征时刻的10个特征点的温度值及曲线图,给出了燃烧5 min、12 min、30 min后火源处的纵横断面温度云图及中轴面烟气云图,给出了对应于火源燃烧位置上下游8个特征位置下人员逃生的忍受时间与逃离时间。研究得出:在基于人员逃生条件下矩形断面隧道在火源释放率为20 MW时二车道控制风速为3.0 m/s,三、四车道均为2.5 m/s;30 MW时二、三、四车道控制风速均为3.5 m/s,圆形与马蹄形断面隧道在火源释放率为20 MW时二、三、四车道控制风速均为3.5 m/s,30 MW时二车道控制风速均为4.0 m/s,三、四车道均为3.5 m/s。在火灾发生1 min后,人员以1 m/s从火源上下游进行疏散均可安全逃生。     

FDS数值模拟在隧道火灾中的应用

根据十漫龚家垭隧道实际情况,利用火灾模拟软件FDS对20MW火灾规模下自然通风和机械通风两种工况进行了火灾数值模拟研究,对两种工况下隧道内不同测点的温度和烟气浓度变化进行了对比分析,指出风机开启时间和风速大小对人员逃生的影响。     

通风对竖井型隧道火灾烟气特性影响试验研究

通过隧道火灾模型试验,研究纵向通风对竖井排烟效果及隧道内纵向烟气温度分布的影响。试验考虑不同火源热释放速率和纵向风速。结果表明：纵向风速对正庚烷池火热释放速率存在影响,对于较小正庚烷池火（≤11 cm）,火源热释放速率基本不随纵向风速而改变;对于较大正庚烷池火（≥14 cm）,火源热释放率随风速的增加先降低后基本保持恒定。此外,当隧道内风速较小时,竖井内烟气附壁排出,竖井后方烟气温度较低,控烟效果较好;当隧道内风速较大时,竖井内烟气出现边界分离,竖井后方温度升高,烟气蔓延距离增加,竖井排烟效果较差。因此,建议当竖井型隧道内发生火灾时,应尽量采用自然通风或较低的内部通风,避免较高风速。     

单洞双向公路隧道火灾人员疏散救援研究

为了研究单洞双向公路隧道在发生火灾时隧道内部人员的逃生问题,首先结合PHOENICS计算软件建立了某特长单洞双向隧道的计算模型,其次参考实际情况选取了5 MW、20 MW及30 MW下的共计27种火灾计算工况,通过计算得出了火灾的烟雾场、温度场、CO、能见度以及控制风速的情况。进一步结合以上研究成果,并借助于Pathfinder人员疏散软件,以Crane修正模型及FED死亡模型为基础,同时以“高温CO”叠加伤害为原则,进一步从上述27种工况中选取10种典型计算工况对人员的疏散逃生情况进行了分析研究。研究得出:对于火灾规模为20 MW时,在交通堵塞的情况下人员能够在613.5 s内安全疏散,且无人员死亡;当火灾规模为30 MW时,在交通堵塞的情况下,主隧道纵向通风风速为1.0 m/s和2.0 m/s时,人员不能安全疏散,主隧道纵向通风风速为3 m/s时,人员能安全疏散,但疏散速度最慢的人员安全性难以保证,故建议30 MW火灾下主隧道的纵向通风风速应大于3 m/s。     

公路隧道集中排烟道排烟阀结构设计参数研究

针对某大断面公路盾构隧道火灾烟气控制工程实际,为了优化设计公路隧道集中排烟模式下排烟阀结构参数,采用火灾动力学模拟软件FDS构建了隧道数值模型,并根据公路隧道的通行车辆种类、火灾类型和火灾规模,选择了隧道火灾典型场景,设计了集中排烟模式下单向及双向排烟时相应的火灾工况,通过提取隧道顶隔板下方温度场、行车道2 m高处能见度以及排烟阀流速等数据,分析了双向排烟时特定排烟阀面积下不同排烟阀结构形状对隧道火灾排烟效果的影响,进而探讨了单向排烟方式下不同排烟阀面积时的隧道火灾排烟效果。在此基础上,获得了隧道集中排烟模式下合理的排烟阀面积、排烟阀结构形状等设计参数。     

空气幕-顶部排烟系统控烟排烟有效性的研究

在火源两侧设置两道空气幕能有效阻隔火灾蔓延和烟气扩散。为了探明低射流风速下空气幕在点式集中排烟隧道内对火灾特征参数的影响,通过FDS研究了不同排烟量、射流速度和射流角度下隧道内烟气蔓延、温度分布和排烟效率的变化。结果表明:当HRR为30 MW时,射流速度至少应不小于2.5 m/s才能保证空气幕的隔烟作用;当射流速度在2.5 m/s以下时,射流角度越大空气幕的隔烟效果越差,这明显不同于射流速度较大的情形;空气幕能很容易地将空气幕外的温度控制在40 ℃以下,射流角度对逃生区域的温度分布影响不大,主要影响火羽流的分布;相同射流角度下排烟量越大排烟效率先升高后减小,而相同排烟量下随着射流角度的增大排烟效率逐渐减小;对于30 MW的火灾规模,推荐的控烟方案为:射流速度为2.5 m/s,排烟量为120 m³/s。     

城市地下车道纵向通风条件下火灾蔓延规律研究

以城市地下车道为例,利用FDS进行火灾数值模拟,研究火源功率为15 MW和30 MW,纵向通风速率分别为1、2、3、4 m/s的情况下,地下车道内火源附近、顶棚和车道上方2 m高度处温度场的纵向分布规律以及各工况下的烟气蔓延状况.结果表明:随着纵向通风速率的增大,地下车道内温度逐渐降低,烟气影响范围逐渐减小;随着火源功率的增大,地下车道内温度逐渐升高,烟气影响范围逐渐增大.宜按最不利火灾荷栽设计地下车道纵向通风风速.     

Prediction of smoke back-layering length under different longitudinal ventilations in the subway tunnel with metro train

Due to the small width and the large train blockage ratio in subway tunnel, the smoke back-layering will be different from that in the wider road tunnel with small vehicle blockage ratio. In the train blockage region of tunnel, the velocity of longitudinal ventilated air-flow interacting with the back-flowed smoke gas is different from that in the upstream tunnel without train blockage. Then the back-flowed smoke gas might be prevented in the train blockage region with higher ventilation velocity, otherwise it would be stopped in the upstream tunnel without train blockage but with lower ventilation velocity. They were taken into consideration separately and an equivalent fire source was introduced by dividing the dimensionless heat release rate of fire source into two parts in the cases where the smoke back-layering length is longer than metro train length. A series of full-scale numerical simulations are carried out with FDS to investigate the smoke back-layering length in subway tunnel with different train lengths and longitudinal ventilation velocities. The simulation results indicate that the influence of metro train length on the smoke back-layering is great and cannot be ignored any more. A global correlation model is proposed based on the dimensionless analysis and simulation results.     

灭火救援专业知识智能匹配算法

摘 要：基于当下灭火救援领域中的突发事件,提出灭火救援专业知识智能匹配算法,该算法基于自然语言处理和注意力机制计算案件描述和消防预警信息之间的语义关系,从而实现相关灭火救援专业知识的匹配。首先基于自然语言处理的方法学习句粒度级别的语义信息,然后基于注意力机制学习词粒度级别的语义信息,最后基于两个级别语义信息的交互,根据信息之间局部差异推断两个句子之间的关系。试验结果表明：该算法具有优异的性能,能够同时从词和句两个粒度上更准确地理解句子,实现基于案件描述的灭火救援专业知识智能匹配。     

A study on long tunnel smoke extraction strategies by numerical simulation

The performance of different smoke extraction strategies for a long vehicle tunnel was investigated for a 100 MW fire scenario. Computer modeling was used for the investigation with a numerical simulation method. The selection of single-point extraction (SPE) opening strategy versus multi-point extraction (MPE) opening strategy was analyzed. In the single-point extraction (SPE) opening strategy, the smoke spread was found to be contained between the fire site and the point of smoke extraction. This result was obtained when the tunnel air velocity reached the critical velocity for preventing back-layering of smoke. For multi-point extraction (MPE) strategies with more than one opening, the smoke spread to all the extraction openings. Moreover for MPE strategy, air velocities were found to be slower near the middle openings and could be less than the critical velocity. Distributions of smoke spread, CO, visibility and temperature were analyzed. It was found that visibility of smoke and temperature were the key factors for safe evacuation of the personnel in tunnel. The SPE system was found to be more effective than the MPE system for partial transverse ventilation systems.     

高海拔双向行车公路隧道火灾控烟风速研究

雀儿山隧道为高海拔双向行车公路隧道,发生火灾后需要兼顾火灾点两侧人员的疏散,烟气控制较单向行车隧道复杂。采用FDS软件对雀儿山隧道进行火灾三维数值模拟,研究了高海拔双向行车公路隧道火灾时的烟气流动规律和能见度分布规律。研究结果表明:高海拔隧道火灾烟气流动比低海拔隧道速度快;纵坡隧道发生火灾时,若不采取任何控烟措施,烟流在火风压效应的作用下会从高洞口排出,而烟流沿下坡方向的蔓延距离仅在10 m左右,火灾烟气沿火灾点两侧蔓延极不对称;当隧道高洞口控制风速过大或横通道内控制风速过小时,易出现烟气蔓延对称性不佳或烟气窜入横通道,故二者应合理取值;当隧道高洞口施加0.5 m/s的风速、横通道施加1.0 m/s的风速时,烟气在火灾点两侧基本呈对称蔓延,且火灾两侧的能见度也基本对称;建议类似于依托工程的单洞双向行车公路隧道火灾疏散救援阶段,隧道高洞口风速控制在0.5 m/s左右、横通道内风速控制在1.0 m/s左右,以利于人员逃生。     

火源—竖井间距对自然通风隧道火灾烟气流动特征的影响

通过数值计算,研究顶部开口自然通风隧道火灾火源–竖井间距对烟气流动特征与竖井排烟效率的影响。考虑因素有火源–竖井间距、竖井断面尺寸。结果表明：随着火源–竖井间距的增大,竖井前方来流烟气的质量流量增大,且竖井的排烟效率逐渐降低,竖井内空气卷吸量减少;当火源–竖井间距较小时,竖井更有利于排出更多的热量,竖井后方的温度降低幅度更大,烟气可以被控制在更小的范围内。此外,随着竖井截面尺寸的增大,竖井的排烟效率增加,且增大竖井的宽度更有利于增加竖井的排烟量。因此建议当相邻竖井的间距较大时,可适当增加竖井的截面尺寸和竖井高度。