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原文传递车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究

论文题名：	车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究
关键词：	隧道火灾;车辆阻塞;纵向温度分布;烟气逆流长度
摘要：	随着我国经济社会发展和土地资源的不断开发和利用，近年来建立的公路隧道数量越来越多。隧道由于其狭长的空间构造特性，一旦发生火灾，烟气将迅速蔓延并且隧道内的温度很高，有毒气体不易扩散而积聚，容易造成大量的人员伤亡和财产损失，同时对于人员疏散和灭火救援也十分不利。　　近年来国内外发生的的多起重特大隧道火灾引起了社会对于隧道火灾安全的广泛关注。隧道火灾的研究对于预防隧道火灾的发生和减小事故损失有着重要意义。前人关于隧道火灾方面的研究体系已逐渐趋于成熟，已有大量文献研究了隧道的横截面尺寸、隧道纵向坡度、火源功率、火源位置、纵向通风风速对隧道的近火场的火焰倾角、火焰高度、顶棚烟气纵向温度分布、顶棚烟气的最高温度、临界风速的影响，得到了很多经验性的结论。本文通过文献调研发现关于隧道内车辆阻塞效应的研究很有限，目前主要涵盖了障碍物的横截面积变化，障碍物和火源之间的距离变化，以及障碍物阵列形式分布等对隧道内火灾烟气最高温度和临界风速的影响。而实际隧道火灾中，车辆的分布情况多种多样，火源的相对位置也多种多样，而在障碍物影响下，同时改变火源高度和横向火源位置的研究前人并没有涉及。因此本文以此为切入点进行分析，通过数值模拟方法对车辆阻塞效应下的隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度的变化规律进行了研究。主要分两种车辆阻塞效应讨论:1辆车辆阻塞;2辆同车道车辆阻塞。系统研究障碍物存在条件下，火源高度、横向到侧壁的距离以及纵向通风对隧道顶棚下方纵向温度分布和烟气逆流长度的影响。主要结果表明: 　　当隧道存在车辆障碍物阻塞时，空气或者烟气流经的横截面面积变小，局部的风速变大，从而影响了隧道内空气或烟气的流速。两种障碍物阻塞情况下，随着火源高度的增大，顶棚烟气温度也逐渐升高。2个车辆障碍物相比于1个车辆障碍物阻塞的情况顶棚烟气温度更低，主要是由于2个障碍物时局部风速更大，烟气能卷吸更多的新鲜空气，从而降低了顶棚烟气温度。　　在有纵向通风的隧道中，烟气逆流长度主要受到水平惯性力和强制通风两个作用力的影响。当1个车辆障碍物阻塞在车道中并着火时，烟气逆流长度随着火源高度的升高而增大，此时，水平惯性力在烟气逆流中起主要控制作用;当2个车辆障碍物阻塞在同一车道中，间隔1m，且下游阻塞车辆障碍物为着火车辆时，烟气逆流长度随着火源高度的升高而减小，此时，强制通风在烟气逆流中起主要控制作用。　　当横向火源距离贴近侧壁时，隧道顶棚烟气平均温度有所上升。这主要是由于火源贴近墙壁，增强的火羽流卷吸空气受限使得未然气体只能移动更远的距离才能燃烧完，因此烟气羽流的温度较大。　　随着隧道纵向风速的增加，烟气逆流长度逐渐减小。当烟气逆流长度较大时，较小的纵向风速增值就可以使得烟气逆流长度快速减小，而当烟气逆流长度较小时，需要较大的纵向风速增值才能使烟气逆流长度减小。
作者：	范梦琳
专业：	安全科学与工程
导师：	李元洲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国科学技术大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文