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烟囱效应下隧道火灾中顶棚射流火焰发展特性研究
| 论文题名： | 烟囱效应下隧道火灾中顶棚射流火焰发展特性研究 |
| 关键词： | 隧道火灾;烟囱效应;顶棚射流火焰;温度分布;质量燃烧速率 |
| 摘要： | 当城市交通隧道发生火灾后，由于其自身结构特点，火灾产生的大量热量和烟气难以排出，通过设置自然排烟竖井和机械排烟设备能够有效的解决了这一问题。火灾在隧道中发生的位置和高度具有随机性和不确定性，当车辆行驶至排烟竖井附近且起火高度较高时，火灾能够在较短的时间内到达隧道顶棚形成顶棚射流火焰，随着火灾发展，顶棚射流火焰蔓延至排烟竖井形成竖井射流火焰。顶棚射流火焰和竖井射流火焰均能对隧道结构造成严重破坏，给火灾救援工作和人员疏散带来阻碍。因此，对隧道火灾中顶棚射流火焰和竖井射流火焰展开研究具有重要的意义。 本文根据相似性准则搭建1:10小尺寸实验台，对隧道火灾中顶棚射流火焰和竖井射流火焰发展特性进行了研究。在顶棚射流火焰发展特性研究方面，结果表明：烟囱效应下隧道火灾燃烧过程可分为顶棚射流火焰阶段、竖井射流火焰发展阶段和竖井射流火焰稳定燃烧阶段，竖井射流火焰发展阶段火灾质量燃烧速率持续增加，其他两个阶段火灾质量燃烧速率可近似认为不变；烟囱效应可使火源功率增大到对照实验组的2-3.3倍。无竖井时和有竖井（隧道内无竖井侧）时顶棚射流火焰蔓延总长度均正比于无量纲火源功率的五分之二次方，其系数分别为1.04和0.97。受竖井烟囱效应影响，隧道顶棚下方温度低于对照实验组且在竖井入口处的下游方向上出现了突降；隧道顶棚下方火焰区最高温升位置向竖井侧偏移且随无量纲火源距竖井距离的减小和无量纲竖井高度的增加而线性减小。 针对竖井射流火焰发展特性研究，结果表明：竖井射流火焰燃烧形态可分为热浮力作用下的自由扩散燃烧和强制通风作用下的湍流混合燃烧。理查逊数Ri=1.18可判定顶棚射流火焰是否吸穿，烟囱效应的强弱可通过顶棚射流火焰是否吸穿进行判定，即强烟囱效应顶棚射流火焰吸穿、弱烟囱效应顶棚射流火焰未吸穿。烟囱效应能促进火灾燃烧并增大火灾质量燃烧速率，竖井射流火焰将明显拉长，有竖井一侧无量纲火焰蔓延总长度仍与无量纲火源功率的五分之二次方成正比，其系数介于1.19和1.41之间。 |
| 作者： | 王涛 |
| 专业： | 安全科学与工程 |
| 导师： | 钟委 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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