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基于风流滞止效应的地铁长大区间隧道火灾高效排烟研究
| 论文题名： | 基于风流滞止效应的地铁长大区间隧道火灾高效排烟研究 |
| 关键词： | 区间隧道;气流滞止;排烟口;通风排烟;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国社会经济的发展，城市交通压力日渐增大，为了解决交通出行问题，城市轨道交通迅速脱颖而出。地铁已经成为城市轨道交通方式中的主力军，而火灾是威胁地铁安全运行最大的因素之一，为了给人员疏散提供有利条件，必须开启通风排烟系统。本文运用模型实验结合数值模拟的方法，对不同风机组合情况下隧道通风排烟流场进行研究，筛选最佳风机组合通风排烟系统，研究成果对于地铁长大区间隧道通风排烟系统设计及人员疏散具有重大意义。 本文以青岛市地铁1号线跨海段隧道某区间为原型，基于模型相似理论搭建比例为1:10的隧道通风排烟模型，其总长度为20m。开展四种不同风机组合情况下隧道通风排烟实验，利用传感器与控制台实时监测隧道内流动参数变化，分析风机功耗、行车道两侧风速、静压以及排烟道两侧风速等随着风机频率值调整的变化规律。 首先通过对四种风机组合通风排烟方式开展模型实验，得到了不同风机组合方式，在临界排烟状态下通风排烟系统行车道静压以吊顶排烟口为中心呈对称分布的结论。其次，观察实验中排烟口下方烟气流动现象发现存在气流滞止效应，并得出其为影响排烟口排烟效果的关键因素。进一步，通过拟合组合整体功耗与行车道风速值曲线、组合功耗与行车道静压值曲线，分析功耗与行车道静压、风速的关系，提出运用无量纲数欧拉数量化气流滞止效应；将四种组合数据代入公式计算后得出，双压双抽为最优通风排烟风机组合，抽出式通风机与行车道灾变点同侧的双压左抽是优化的三通风机组合通风排烟系统。 依据隧道原型结构参数，构建长度为120m隧道数值模型，网格划分完成后进行多组工况的隧道通风排烟数值模拟计算。将得出结果与模型实验结果进行对比，得到四组双压零抽工况风量误差值分别为6.09%、5.66%、4.67%和4.95%，证明了模型实验与数值模拟的科学性。并对不同工况下隧道纵横截面的风速、静压云图进行分析，辅以流线图解释流体现象。数值模拟结果清晰地体现出气流滞止效应，并发现排烟口下方存在环绕流。 通过模型实验与数值模拟进行单排烟口条件下隧道通风排烟研究，得出的相关结论可作为长大隧道通风系统设计优选与应急预案制定的重要参考，有助于制定合理的通风机组合策略、功耗选择，评价通风排烟系统效能，提高隧道通风排烟系统减灾救灾能力。 |
| 作者： | 陈方兴 |
| 专业： | 安全科学与工程 |
| 导师： | 王海桥;朱祝龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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