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原文传递阻塞效应下隧道内横向偏置火源火灾燃烧特性研究

论文题名：	阻塞效应下隧道内横向偏置火源火灾燃烧特性研究
关键词：	隧道火灾;阻塞效应;障碍物;火源距离;纵向风速;燃烧特性
摘要：	近十年来，公路隧道建设在质量、数量上都得到了飞速发展，中国已经从“隧道大国”向“隧道强国”迈进。火灾是隧道常见的灾害事故，由于隧道的狭长结构，一旦发生火灾，人员车辆堵塞其中，不仅给人员生命安全带来威胁，也会损坏隧道衬砌造成经济损失。本文基于隧道火灾发生时，车辆阻塞在火源上游对隧道顶棚下方温度场以及火焰燃烧形态产生影响这一现实背景，假设了火源位于隧道中心线处、车道中心线处（横向偏置0.2 m）、车道边界线处（横向偏置0.4 m）三种不同的火灾发生场景，通过改变纵向风速以及障碍物与火源的阻塞距离来研究其对火焰燃烧形态特性、顶棚下方温度场的影响规律。主要得出以下结论：　　1.障碍物-火源距离对隧道火灾火焰燃烧形态的影响规律。　　（1）障碍物通过改变纵向风到火焰表面的局部风速来对火焰形态特性产生影响。当隧道内部无纵向风时，障碍物与火源距离的改变对燃料的质量损失速率、火焰倾角、平均火焰长度无影响。　　（2）当隧道内部进行纵向通风时，障碍物后方会形成“再循环区”，当火焰靠近该区域会对火产生卷吸，火焰此时受到的卷吸力FAW以及纵向风速的拉力FV ，两个反向力的不断“拉锯”使火焰产生不同方向的倾斜。当 FAWgt;FV时，火焰向障碍物方向倾斜；当 FAWlt;FV时，火焰向后方倾斜。随阻塞距离的增大，障碍物的阻塞效应影响越小；当 FAW=FV时，火焰竖直向上冲击顶棚，此时所对应的阻塞距离为临界阻塞距离（DR）。　　（3）随着火源不断向侧壁靠近，火源的临界阻塞距离不断减小，且当火源横向偏置时火焰会出现“分叉”现象，火源越靠近侧壁，“分叉”现象越明显。　　（4）随着阻塞距离的增大，质量损失速率呈现先增大后减小的趋势，而最高点出现在障碍物与火源距离为临界阻塞距离DR处。当Dgt;DR时：火焰倾角余弦值cos?随着D的增加不断减小，平均火焰长度随着D的增加不断增大，最终均与无阻塞时一致。并推导出了Dgt;DR时含障碍物-火源距离的火焰倾角、平均火焰长度的预测模型。　　2.障碍物-火源距离对隧道火灾顶棚下方火焰温度场的影响规律。　　（1）比起横向（垂直于隧道方向），火焰产生的高温烟气更倾向于沿着纵向（平行于隧道方向）扩散。　　（2）当隧道内部无纵向风时，阻塞距离的改变对隧道顶棚下方纵向和横向温度衰减无影响，其均与无阻塞时一致。　　（3）当增加纵向风时，隧道有障碍物时的顶棚最高温度是无阻塞时的两倍，amp;nbsp;障碍物阻挡纵向风到达火源表面，使燃烧产生的高温烟气在火源附近聚集，且纵向风的改变对隧道顶棚下方纵向、横向温度衰减影响不大。　　（4）当隧道内纵向通风时，临界距离也对顶棚下方温度场产生影响，随着障碍物-火源距离不断增大，顶棚下方纵、横向温度先增大后减小，最高温度出现位置所对应的阻塞距离为临界阻塞距离。并在前人的公式的基础上，推导出Dgt;DR时含障碍物-火源距离的顶棚下方纵向最大温升预测模型、横向最大温升预测模型。
作者：	杜芳
专业：	交通运输工程
导师：	鲁浈浈;李林杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023