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大风垭口长距离隧道火灾烟气蔓延规律及控制效果研究
| 论文题名： | 大风垭口长距离隧道火灾烟气蔓延规律及控制效果研究 |
| 关键词： | 长距离隧道火灾;烟气蔓延;通风排烟;烟控效果;数值模拟 |
| 摘要： | 近年来，随着我国公路隧道长度和数量的增加，以及行车速度和车流量的增大，使得车辆在隧道中行驶时由于故障、相互撞击、货物自燃等原因造成的火灾事故频繁发生。依据大量事故统计表明，隧道火灾燃烧产生的大量有毒有害烟气是造成人员重大伤亡的主要原因，而长距离隧道因内部空间相对封闭、救援逃生路线单一，发生火灾后烟气对人员造成的危害更大。因此，研究长距离隧道火灾烟气蔓延规律对保证疏散和救援人员安全具有重大意义。 本文通过对静止开放环境和隧道狭长受限空间的火灾烟气蔓延扩散进行理论分析，得出火羽流在隧道内的发展过程可分为垂直上升阶段、撞击顶棚阶段、径向扩散阶段、过渡阶段和一维纵向蔓延阶段。通过对隧道火灾烟气温度、流动速度和烟雾浓度的分析，建立了隧道火灾烟气扩散的温度场、速度场和烟雾浓度场模型。通过对隧道火灾烟气温度、有毒有害气体浓度和能见度指标体系的研究，得出判定火灾烟气危险因素（温度、辐射热、CO浓度、能见度）临界值。通过对不同控烟方式隧道火灾烟气蔓延扩散规律的研究，得出组合式通风排烟的烟控效果最佳，并且得出烟气在隧道内是否会发生逆转存在临界风速Vc判定指标。 将上述理论分析方法应用于大风垭口长距离隧道，首先对隧道发生火灾时的纵向控烟现状进行数值模拟计算分析，得出纵向控烟方案中火源位于隧道中央时的临界风速为3.2m/s，火源位于隧道侧壁时的临界风速为3.4m/s;采用纵向通风方式时的临界风速可以保证人员向火源上游疏散的安全性，但火源下游人体特征高度处的温度、能见度和CO浓度值均超过了火灾烟气危险因素临界值，不利于人员疏散。针对纵向控烟存在的问题，提出组合式通风排烟的烟控方案，通过数值模拟计算分析可以得出:排烟口间距越小，火灾烟气控制效果越好;改变火源横向位置对火灾烟气蔓延几乎没有影响;排烟口短边（工况C组、D组）沿隧道纵向布置优于排烟口长边（工况A组）沿隧道纵向布置，工况D3排烟效果最佳。本文的理论分析和烟控优化方案可以对现行长距离隧道火灾风险控制起到很好的理论指导作用。 |
| 作者： | 张涛 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 吕品 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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