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细水雾抑制公路隧道火灾蔓延的数值模拟研究
| 论文题名： | 细水雾抑制公路隧道火灾蔓延的数值模拟研究 |
| 关键词： | 公路隧道;细水雾灭火系统;纵向通风;数值模拟 |
| 摘要： | 进入21世纪以来，中国综合实力不断提升的同时，地下空间的开发与利用得到了亘古未有的飞速发展。目前，我国已实现从隧道大国到隧道强国的转变。公路隧道的快速殳展给人们出行和社会经济带来便利的同时，由于具有起火点移动性、火灾蔓延快速性、火灾烟气流动性、安全疏散局限性以及灭火救援艰难性等特点，导致隧道火灾事故往往伴随着严重的人员伤亡、高额的经济损失和恶劣的社会影响，这就对我国现如今的隧道消防安全技术提出了更严峻和更苛刻的要求。而细水雾灭火系统因为具有节约用水量，水渍损失小以及具有较强的降温冷却能力、热辐射阻隔能力、电气绝缘能力、烟气有害成分洗刷能力等优秀特点，被广泛应用于各个火灾领域。因此，本文采用细水雾灭火系统作为隧道火灾的消防灭火设备，利用数值模拟来探究其抑制公路隧道火灾蔓延作用。 本文采用FDS模拟软件，建立1∶1区间隧道模型，选择3种不同断面的公路隧道作为研究对象，以高压细水雾灭火系统作为隧道灭火方式，通过改变细水雾喷头的布置间距、喷头雾化角度以及纵向风速，模拟计算火灾发生后隧道内温度、热辐射以及一氧化碳浓度的变化情况，选取适合公路隧道的最佳细水雾布置方案。 本文详细的模拟了公路隧道发生30MW规模的火灾时，细水雾系统的最佳布置方案:针对横断面积为79m2的隧道，单排顶棚的喷头布置形式、90°的雾化角度和2m的喷头间距最为合适;针对横断面积为154m2的隧道，双排侧喷的喷头布置形式、90°的雾化角度和2m的喷头间距最为合适;针对横断面积为191m2的隧道，单排顶喷+双排侧喷的喷头布置形式、90°的雾化角度和2m的喷头间距最为合适。此时不仅可以有效降低隧道顶棚烟气层温度至混凝土耐火极限以下，保护隧道结构不受破坏，还可以有效降低火灾热辐射值，最大程度地保护火源周围其他车辆不被引燃，进一步避免火焰的蔓延。 根据细水雾系统最佳布置方案，模拟分析了公路隧道横断面纵向风速对火灾蔓延的影响，横断面积为79m2的两车道大断面公路隧道和154m2的三车道特大断面公路隧道最适合的纵向风速是3m/s;横断面积为191m2的四车道特大断面公路隧道最适合的纵向风速为2m/s。此时无论是在顶棚烟气层温度、辐射热通量还是一氧化碳浓度的降低上，细水雾灭火系统与纵向风之间的耦合作用效果最佳。 |
| 作者： | 李佳 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 刘泽功 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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