详情

原文传递公路隧道机械排烟和细水雾耦合灭火效果研究

论文题名：	公路隧道机械排烟和细水雾耦合灭火效果研究
关键词：	公路隧道;机械排烟;烟雾特性;数值模拟;细水雾耦合;灭火效果
摘要：	作为在时间和空间上失去控制的主要危害之一，火灾带给人们巨大的经济损失和人员伤亡。而隧道火灾由于其独特的空间特性，一旦发生，隧道内浓烟密布和远离消防大队等原因对火灾扑灭造成很大程度的影响。细水雾作为近年来出现的替代性环保灭火剂，发展迅速，与其他系统的联动控制使得细水雾在能够在有效时间内抑制火灾、控制火情的进一步蔓延。FLUENT通过对火灾偏微分方程组进行数值求解来得到火灾过程中特性参数的空间及时间分布，可以模拟火灾发生时烟气的温度及浓度变化过程，为研究相应的消防设施对火灾的抑制提供理论帮助。应用FLUENT研究细水雾的优化参数设计及与机械排烟设备的联动控制显得尤为重要。　　本文选择戊烷和庚烷作为火源燃料，采用非预混燃烧模型，在单室和隧道情况下，研究不同工况下施加细水雾对整个空间内温度和烟气浓度的变化情况，分析不同细水雾流量、喷雾方式、雾滴粒径及排烟方式对火场内温度场和浓度场产生的影响。　　(1)借助细水雾灭单室非正下方火源时火源远端的温度随时间变化的数据，进行对比验证，证明FLUENT进行细水雾灭火降温的可靠性，分析误差原因。在对比验证模型的基础上，设置火源功率为60Kw,改变模拟工况，得出结论:采用下喷方式，当其粒径为100μm，保证细水雾流量或流速任一变量恒定，细水雾流量或流速的增加都会减少细水雾对火灾的抑制时间，同比例增加的流量或流速，流速产生的抑制效果要优于流量;当改变下喷细水雾粒径为300μm时，选择最优流量及流速，发现细水雾对火源的抑制效果总体上要低于100μm细水雾;侧喷方式下，粒径为100μm，最优流量及流速，火源根部受到细水雾的冷却效果并不强烈，很难对整个火场空间降温灭火。　　(2)稳态模拟的公路隧道模型下，分析不同细水雾雾化锥角对火场空间的温度场影响，得出90°时，细水雾对整个火场的控火效果最优;当细水雾与纵向排烟耦合使用时，排烟与细水雾的耦合使用可以有效降低火场温度和排除有毒烟气，效果要优于单独施加细水雾工况，但排烟风速会对流量较小的细水雾灭火产生负面影响。　　(3)模拟不同机械排烟工况与细水雾的耦合作用对隧道空间温度场及烟气浓度产生的影响，结果表明:顶部排烟耦合细水雾对隧道空间的温度场及烟气浓度的控制效果要优于单独施加细水雾，可以降低烟气层厚度，但可能会产生烟气的倒流及温度场漩涡。纵向通风的效果要优于顶部排烟，进口端通风的送入使得高温烟气在推力的情况下向出口端排出，防止烟气倒流，但会影响细水雾雾滴的运动轨迹及对火源的抑制效果。纵向通风+下游顶部排烟效果最优，结合前面两种排烟工况的优点，同时使得隧道空间内温度及烟气浓度达到有效控制。
作者：	宋文静
专业：	供热、供燃气、通风及空调工程
导师：	张云霞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文