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竖井隧道排烟及烟气分层稳定性研究
| 论文题名： | 竖井隧道排烟及烟气分层稳定性研究 |
| 关键词： | 烟气热分层;竖井隧道;坡度隧道;排烟效率 |
| 摘要： | 在日新月异的发展进程中，人类对交通的粘性越来越大，这势必会给城市带来新的挑战，我国交通运输将面临前所未有的压力，如何缓解城市运输压力，提高运输效率为社会主义建设提供动力成为急需解决的问题。因此越来越多的隧道投入到使用中，隧道本身固有的属性是保温性好、狭长、受限，一旦危险发生其特殊的结构类型将导致高温烟气无法及时的排出隧道，这将对因事故滞留于隧道内部的人员带来严重的影响。因此开展隧道排烟研究是非常有必要的。基于此，本文开展了自然通风条件下不同参数变化对竖井排烟的研究如下： 根据弗劳德（Froude）相似性准则，组建1∶10隧道缩尺寸模型，研究竖井隧道火灾发展特性，主要包括：火源热释放速率变化、隧道顶棚纵向衰减和烟气竖直方向温度梯度。将隧道内部竖向方向上温度进行无量纲化采用层化曲线（T/Taver=1）分析隧道内部不同位置烟气分层状况。在L=0.5m处（L表示火源距测点距离），竖井高度对烟气分层稳定性影响不大，烟气层竖直向上的热浮力大于水平方向上的惯性力，因此烟气维持稳定的分层状态。而在L=2.5m处，烟气分层受竖井影响大，竖井在一定程度上破坏了烟气分层的稳定性，层化曲线呈现顺时针旋转，层化强度下降；同时发现竖井高度也是影响烟气分层稳定性的因素，在竖井高度小于0.4m的时候，烟气层相对稳定；在竖井高度大于0.4m的时候，烟气层失稳现象最为显著。 通过计算机数值模拟对坡度隧道作用下竖井排烟效率影响进行研究，分析了坡度隧道变化对竖井边界层分离现象、吸穿现象以及坡度两端自身的高度差引发的“烟囱效应”对烟气运动引导的作用。坡度存在使得火焰角度发生变化导致顶棚最高温度点发生偏移；坡度在（3%～7%）之间时，坡度之间的高度差不足以克服高温烟气自身的热浮力，上游烟气逆流现象严重；当坡度在（10%～15%）时，烟气逆流得到很大的抑制；在坡度达到（17%～20%）的时候，上游已无高温烟气，烟气逆流被遏制；坡度（小于等于7%）、竖井（小于3m）时，竖井容易发生边界层分离现象与吸穿现象，随着坡度与竖井高度的增加两种现象均可被抑制；竖井排出气体质量流率分为两个阶段，第一上升阶段（3%-10%），在该阶段中质量流量开始上升，且随着竖井高度于坡度的增加而增加。第二阶段（10%-20%）稳定阶段，气体流量开始趋向稳定，并且竖井高度高的工况明显大于竖井高度低的阶段。 |
| 作者： | 陈溢彬 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 许秦坤;祝长金 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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