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细水雾幕控制高铁车厢火灾发展的有效性研究
| 论文题名： | 细水雾幕控制高铁车厢火灾发展的有效性研究 |
| 关键词： | 高铁车厢;火灾控制;细水雾幕;喷射压力;雾滴粒径 |
| 摘要： | 高铁车厢空间狭长、密闭性强，高速运行于旷野或高架桥上，外界环境风场对火灾的影响显著，加剧了高铁车厢火灾发展的复杂性和控火灭火的难度。本文利用实验和数值模拟相结合方法，以车厢处于野外复杂风场为背景，分析外界环境风场对车厢火灾发展的影响，分析细水雾幕控制车厢火灾的效率及影响因素，为高铁车厢细水雾消防安全技术应用提供技术支持。 首先通过小尺寸实验验证风环境中车厢火灾FDS数值模拟模型，建立高铁二等座车厢行李火灾场景，在车厢外施加不同大小和方向外界环境风，测试车厢内火灾热释放速率（HRR）、顶棚烟气温度、人眼特征高度烟气场温度、CO体积分数和能见度等参数，分析风环境对高铁车厢行李火灾发展蔓延规律和人员疏散安全性的影响。结果表明，无风状态下，行李燃烧的HRR达到1108kW时，火灾发生轰燃;在纵向风4～4.5m/s和横向风2.3～3m/s之间存在临界值，当风速低于该临界值时，外界环境风卷吸新鲜空气促进火势的发展;当风速高于该临界值时，外界环境风的排烟散热作用更显著，抑制火势发展;纵向风加剧了能见度的下降和烟气蔓延，不利于下风向人员疏散，横向风对对烟气成扰动使得局部能见度低，但整体扰动较小。 在实验验证基础上，建立高铁车厢细水雾幕控火FDS模拟模型，分析车厢头部和车厢中部火灾场景中不同喷射压力和雾滴粒径细水雾幕对车厢火灾的控制效率。结果表明:在车厢头部火灾场景中，当雾滴粒径为300μm时，1MPa工况在火灾发生前300s内促进CO积蓄而当喷射压力高于5MPa时未出现该现象，随着喷射压力的增大，抑制各火灾表征参数的效率越高，但喷射压力为1、5和10MPa对HRR、温度、CO的最高衰减效率均未超过50％,但对热辐射强度的控制效果均超过70％;当喷射压力为1MPa时，雾滴粒径从二级减小至一级，对温度的控制效率增强近40％。喷射压力为5MPa时，100μm粒径雾幕可消除在部分时间内对CO的促进作用;车厢中部火灾场景中，雾幕粒径为300μm时,1MPa细水雾幕对温度和CO的控制效率低于50％,5和1OMPa雾幕对火灾控制效率高，各表征参数均高于60％。 |
| 作者： | 李娜 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 张培红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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