风速影响下综合管廊烟气运动规律探究

类比应用地铁隧道火灾的相关理论,分析在有风情况下,城市地下综合管廊火灾烟气的蔓延情况。通过对管廊火灾形式的调查发现,管廊火灾以电缆火灾为主。利用小尺寸模型和数值模拟两种手段对有风情况下的管廊火灾进行研究。结果表明:管廊火灾临界风速基本符合烟气逆流长度经验公式;管廊烟气蔓延过程可以分为三个过程,宏观上可以认为管廊烟气蔓延是一维蔓延过程;随着蔓延距离的增加,烟气的蔓延速度逐渐降低,并在距离火源30 m处出现拐点。     

液氮及排烟共同作用扑灭电缆火灾有效性研究

城市地下综合管廊电缆火灾危险性极大。运用FDS软件模拟液氮和机械排烟共同作用、仅有机械排烟以及无液氮和机械排烟3 种工况下,综合管廊内部电缆火灾蔓延情况。分析火灾发生后综合管廊内部烟气蔓延及温度分布,发现液氮和机械排烟的共同作用能迅速扑灭火灾从而减小由于发生火灾造成严重后果的危险程度。分析不同的注氮速度和机械排烟速度对扑灭综合 管廊电缆火灾的影响,发现适当增加注氮速度和排烟速度有利于扑灭电缆火灾。     

地下综合管廊火灾蔓延及探测实验研究

通过搭建1∶1模拟管廊实验平台,开展了管廊电力舱的火灾蔓延动力学模拟实验和探测方法验证实验。对比分析了感温电缆火灾探测器、点型感烟火灾探测器、分布式光纤感温火灾探测器、图像型火灾探测器的有效性、可靠性及适应性。实验研究认为,地下综合管廊电力舱上部空间受限,电缆燃烧多为不完全燃烧,热量和热烟气快速聚集,热烟气是火灾后期蔓延的重要因素。分布式光纤感温火灾探测器和图像型火灾探测器对电缆火灾有很好的探测效果。     

综合管廊电缆燃烧烟气温度实验研究

为研究综合管廊内电缆燃烧烟气温度特征,建立了1∶3.6小尺寸综合管廊模型,进行电缆火灾燃烧实验,对温度数据进行分析。结果表明:火灾烟气温度存在纵向衰减,且距火源越近处衰减速度越快;电缆水平燃烧蔓延速度约为0.023 5 m/min;与火源同一横截面、距火源0.3 m处垂直方向上烟气温度呈现出明显的跳跃现象;与水平方向夹角45°处是弧度方向上烟气温度由低温向高温的过渡位置。应加强综合管廊内上部结构的抗火性能以及与水平方向夹角45°及以上区域的防火设计。     

火源及通风对地下综合管廊火灾的影响

利用PyroSim软件建立一段L型综合管廊模型并进行火灾数值模拟,并运用Origin软件对温度进行分析,研究了火源特性（火源位置和火源功率）及通风条件（风速和风向）对管廊烟气蔓延及温度变化的影响。结果表明,当火源位于管廊中部且功率大时,高温且有毒烟气能够在更短的时间内充满整个管廊,火灾危险性大;风速过大会造成大量的烟气在拐角处积聚,排烟的效果不与风速成正比。     

L型电缆廊道火灾温度场及烟气蔓延模拟

通过对L型电缆廊道火灾温度场及烟气蔓延的数值模拟,研究不同位置起火情况下温度分布特性和烟气层厚度的变化规律。2段15.0 m×2.5 m×3.0 m的电缆廊道呈90°连接,两侧布置结构为8层的电缆桥架,桥架宽0.6 m,层间距0.2 m。通过抽取拐点温度和烟气层厚度的数据信息,分析火源高度和纵向风速对L型廊道拐角结构烟气蔓延的影响。使拐点烟气层厚度最大的风速约为1.0~1.1 m/s。结合烟气流场的模拟结果,指出L型廊道拐点处存在明显的"蓄烟效应",并有增大火灾的趋势。     

综合管廊电缆舱灭火系统效果研究

针对某综合管廊的电缆舱室,采取全尺寸实验和数值模拟结合的方法,探究综合管廊内电缆舱的火灾特性,对比分析干粉灭火系统和高压细水雾灭火两种灭火系统的灭火效果。将火源功率为0.7 MW 的乙醇火设置于电缆架底部,观察火灾发展和烟气蔓延情况,分析电缆舱火灾特性;对比两种灭火系统开启后管廊内的温度和烟气变化规律,分析灭火效果。在实验基础上利用FDS 软件进行数值模拟以补充验证多工况火灾灭火结果。结果表明,电缆舱关闭防火门后,火灾不会持续发展,舱内温度稳定在600～700 ℃之间;干粉灭火系统有效灭火时间较短,且降温效果有限,火源上方温度降至440 ℃后发生了复燃现象;高压细水雾系统有效灭火时间较长,可以持续进行灭火,降温效果较为明显,且对于烟气蔓延有较明显的抑制作用,能为后续消防队员进入创造有利条件。     

综合管廊电力舱火灾特性试验研究

建造100 m×3 m×3 m的综合管廊模拟火灾试验平台,针对因电缆接头发生故障而局部起火燃烧的工况,设计交联聚乙烯作为燃料的模拟电缆火源模型和引燃方式,通过火灾试验研究电力电缆在综合管廊内的火灾特性规律。分析管廊内不同位置的温度变化、氧气体积分数变化,总结电力舱起火燃烧的4个阶段的火焰蔓延规律、温度变化规律以及氧气对燃烧状态的影响规律,为消防技术在综合管廊内的工程应用提供指导。     

综合管廊内防火隔板对电缆火蔓延的影响

以苏州城北路综合管廊标准段为参考建立FDS全尺寸火灾数值仿真模型,模拟分析综合管廊电力电缆舱室发生火灾时的火势发展形势、温度分布。在管廊左、右两侧设置了4层电缆,分有、无防火隔板两个场景研究防火隔板对火势发展及温度分布的影响。结果表明：未设置防火隔板时,管廊内发生火灾时火势的发展方向首先以横向蔓延为主,顶部电缆随着火势的扩大及烟气聚集传热发生燃烧最后向管廊的其他区域蔓延。设置防火隔板后,竖向火的蔓延时间延缓了约40%,管廊内最高温度降低约18%。     

带分支的城市交通隧道纵向排烟试验

以国内某城市地下交通联系隧道为原型,搭建1∶3的缩尺隧道试验平台,设置分支隧道发生火灾,通过对烟气蔓延现象、隧道纵向烟气温度变化情况的分析,探究城市地下交通联系隧道采用纵向通风排烟模式的排烟效果。在全纵向通风排烟模式下,分支隧道发生火灾时,烟气进入主线隧道后未向上游蔓延,主线隧道可按交叉口处发生火灾采取应急措施。     

管廊风速对细水雾系统灭火效果影响研究

建立等比例综合管廊数值模型,采用FDS模拟了通风风速为0、0.4、0.8、1.2 m/s下电缆舱着火工况的细水雾灭火效果,分析风速对灭火效果的影响以及纵向通风与细水雾共同作用下的烟气蔓延情况。结果表明,随着通风风速的增加,尽管管廊内部的含氧量增加,但火源及正上方温度下降,很大程度上减缓了火源竖向发展趋势。研究结果证明了高压细水雾灭火系统的有效性。城市综合管廊采用细水雾系统时,施加不高于1.2 m/s风速的通风气流对细水雾灭火更为有利。     

相向射流与竖井作用下的隧道烟气分层稳定性研究

开展相似试验,研究相向射流与竖井协同作用下,公路隧道火灾烟气分层稳定性与火源功率、相向射流风速及测点位置之间的关联关系。试验设计了3组共50个工况,分析了不同工况下不同位置处的火灾烟气分层稳定性。试验结果表明：上下游风速差值越小,火灾烟气分层越稳定,上下游风速差值越大,火灾烟气层越紊乱。相向射流风速相同,火源功率对火灾烟气分层稳定性并无明显影响。由于热浮力、射流及竖井抽吸作用力之间的相互作用,不同位置处火灾烟气分层稳定性呈现出差异性。     

不同火源位置对地下管廊施工人员疏散影响研究

针对地下综合管廊施工发生火灾事故造成施工人员伤亡的问题,以西安市某地下综合管廊为例,开展了相关的火灾风险和人员疏散的数值模拟研究。设定不同火源位置模拟火灾发生过程,研究综合管廊温度、烟气浓度及能见度等火灾参数的变化情况。将危险参数最先达到临界值的时间作为施工人员可用疏散时间TASET;模拟相同场景下的人员的疏散情况,得到人员必要疏散时间TRSET。通过两个时间的对比,判定不同火源位置下的人员能否进行安全疏散。在此基础上,提出了两种提高疏散逃生率的优化方案。     

火灾时期角联管网烟流传播机制研究

为探究火灾时期角联管网烟气与风网结构耦合变化机制,基于FDS数值模拟技术,在角联分支设置着火点,给定12种出口风速的工况,结合单巷道内烟气蔓延、温度衰减和最高温度理论模型,得到了角联管网内风速-烟气、风速-温度耦合关系。结果表明：Froude数可以较好解释角联管网烟气蔓延行为;角联分支顶棚温度衰减规律表现为指数型,与St数的取值相关;角联分支最高温度随风速变化表现为先增后减;左、右通路烟气逆退距离与风速均呈对数关系,其临界风速分别为2.98, 4.32 m/s,右关联点处的温度衰减率要大于左关联点。     

110 kV高压电缆着火过程数值模拟研究

为了研究综合管廊局部空间内电缆接头内热源作用下的着火过程,通过运用数值模拟软件FDS 三维传热和热解模型对110 kV 高压电缆接头着火过程建模分析。研究了内外热源对电缆着火过程的不同影响,分析了不同运行状态下的温度分布情况,对比了不同缆芯材料的热传导作用对电缆着火过程的影响。结果表明,正常运行和短时过载状态下,电缆的火灾危险性很小,但长期过载和接头故障则会大大提高电缆的火灾危险性;不同于外部火焰由外向内对电缆的直接点燃,内热源作用下电缆的引燃需要较长时间的升温过程和热传导过程;相同条件下,铝芯电缆在着火时间,HRR 峰值及火灾发展速度方面都大于铜芯电缆;缆芯材料较强的热传导性能可以显著降低电缆内部热量聚集的速度,降低火灾发生的几率;提出了适用于内热源条件下的电缆燃烧驱动形式,即随着时间的推进,电缆燃烧过程从最初的内热源驱动阶段逐渐过渡到内热源与火焰共同驱动的阶段。     

浅谈城市地下综合管廊防火分区设计

城市地下综合管廊,是一种相对密闭的地下构筑物。廊体内很容易沉积大量的热空气和有害气体,发生火灾事故的概率较高。一旦发生火灾事故,其产生的危害与损失也难以估量。根据我国相关法律法规,城市地下综合管廊必须要进行防火分区的设计。文章重点针对城市地下综合管廊的防火分区设计进行详细的分析,旨在提升城市地下综合管廊运营的安全性与稳定性,以供参考。     

着火列车制动进站过程烟气扩散特性模拟

为探究火灾列车制动驶向地下车站进行救援时的烟气扩散特性，采用理论分析和数值模拟的方法研究在不同控制烟气措施下，火灾列车减速至停止过程中烟气在车站轨行区及站台层的扩散规律，以及车站防灾通风系统受到的影响。结果表明：火灾列车制动进站时受移动火源与活塞风两大特性影响，烟气在上下游表现出明显的不均匀、不对称分布规律；屏蔽门虽能有效阻止烟气蔓延至站台层，但同时会增大轨行区活塞风速，增加烟气蔓延速度，不利于安全疏散；受活塞风影响，轨行区排烟效率下降了14%，轨行区各排烟阀火灾中下游排烟效率更高。