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原文传递城市地下公路隧道火灾工况下烟气流动及烟控技术研究

论文题名：	城市地下公路隧道火灾工况下烟气流动及烟控技术研究
关键词：	城市;公路隧道;火灾工况;烟气流动;质量流量;隧道火灾;数值模拟;烟气逆流;火灾烟气;出入口;隧道坡度;水平隧道;理论模型;火源功率;温度分布规律;温度变化规律;隧道纵向通风;模拟结果比较;临界;计算
摘要：	随着社会、经济和城市建设的发展，城市地下公路隧道得到了越来越广泛的应用。然而，城市地下公路隧道在给人们带来交通便利的同时，也给火灾防治带来了许多新问题。　　由于隧道环境的封闭性和逃生救援的困难性，使得隧道一旦发生火灾，往往造成严重的人员伤亡和巨大的经济损失。由于隧道位于地下，通风条件差，使可燃物燃烧不充分，发生火灾时会产生大量不完全燃烧产物，导致火灾烟气的毒性更大。因此，研究隧道火灾的烟气流动规律与烟气控制方法具有非常重要的现实意义。　　城市地下公路隧道的出入口形式多为倾斜出入口，即坡道。隧道发生火灾时，人们只有逃出隧道才能真正安全，因此，本论文就城市地下公路隧道出入口处的隧道坡度对火灾时烟气扩散的影响进行了深入研究，通过理论推导和计算机数值模拟，就隧道火灾烟气流动在不同发展阶段的特性和当前所需要解决的研究问题，开展了针对性的基础研究。论文的具体内容包括：　　探讨了城市地下公路短隧道自然通风的可行性，定性分析了隧道火灾时烟气的蔓延距离，研究了两种火源功率下不同长度隧道内烟气层高度的分布。　　隧道火灾拱顶处的最高温度对于隧道拱顶在火灾环境下的结构保护具有重要的理论参考价值。在典型的隧道结构内，通过改变火源功率和纵向风速，利用触顶区温升公式进行计算，并与数值模拟结果比较，归纳了城市地下公路隧道纵向通风下的触顶区温度变化规律。　　羽流质量流量主要决定了火灾烟气生成量的大小，在当前的羽流质量流量模型中，未考虑到隧道纵坡的因素。本文根据隧道纵坡度的大小，对重力加速度的方向进行一定的偏转，使其在水平隧道模型的垂直方向和水平方向上均存在相应的矢量，来考虑这种情况下的羽流发展形式，建立了倾斜隧道的羽流质量流量预测模型，并将之与经验公式计算值和FDS模拟值进行对比。另外，还探讨了火源面积和火源位置对羽流质量流量的影响。　　对于阻止烟气逆流而言，临界纵向抑制风速是紧急通风系统的一个重要考虑指标。具有坡道的隧道，其临界速度的影响比相应的水平隧道的影响更大，因此，本文对具有斜坡的隧道的烟气逆流距离和临界风速进行了研究，将理论模型预测结果和FDS数值模拟的结果进行了对比。此外，还研究了隧道截面形式和隧道坡度对烟气逆流距离的影响。　　本论文的研究方法是理论模型推导和数值模拟分析。研究目的是寻求城市地下公路隧道发生火灾时，隧道中的烟气、温度分布规律，为城市地下公路隧道防火减灾设计提供理论依据。
作者：	刘叶
专业：	土木工程
导师：	李俊梅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京工业大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文