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高海拔特长隧道火灾烟气流动特性的数值模拟分析
| 论文题名： | 高海拔特长隧道火灾烟气流动特性的数值模拟分析 |
| 关键词： | 高海拔;隧道火灾;烟气流动特性;数值模拟;特长隧道;通风排烟;应急救援;湍流模型;排烟模式;火灾烟气;铁路长大隧道;流动和传热;隧道内;遇险人员;物理模型;控制方程;火灾安全;海拔高度;关角隧道;风机 |
| 摘要： | 随着铁路建设工程的发展,铁路长大隧道的规模和数量逐步增加,出现了很多长度超过10km的特长隧道。由于工程实际需要,又出现了海拔高度超过3000m的高海拔铁路隧道。例如,在建的青藏线关角隧道全长32.645km,其进、出口端海拔高度均超过3300m。由于环境条件的限制和灾害的复杂性,高海拔长大隧道的防灾减灾与应急救援成为隧道安全运营的难点和关键。在诸多灾害中,以发生在隧道内的火灾危害最为严重。因此,本文结合铁道部重点课题“高海拔特长隧道防灾减灾与应急救援技术研究”,以青藏线关角隧道为研究对象,对高海拔长大隧道火灾的烟气流动特性进行了研究。 本文研究的主要内容和方法是:介绍了国内外对于高海拔隧道和特长隧道火灾安全的研究状况,分析了影响高海拔特长隧道火灾安全主要因素;利用质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、传热方程和湍流模型方程等建立了隧道内空气流动和传热的数学物理模型,通过现场监测得到了流动和传热问题边界条件和初始条件的数据;使用计算流体力学(CFD)软件Star CCM+建立了全长隧道的几何模型和物理模型,利用湍流控制方程和传热方程,采用带浮力修正的k-ε湍流模型,对高海拔特长隧道发生火灾后的定点救援和随机救援模式下火灾烟气流动特性进行了数值模拟计算和分析;利用湍流控制方程和标准k-ε湍流模型,对通风排烟的射流通风模式进行了数值模拟优化分析。 计算和分析表明,对于本文所设定的情况,定点救援模式下,火灾烟气流动对隧道内的部分遇险人员仍然构成较大的威胁,通风排烟模式有待进一步完善,而设置避难室的定点内则有较好的安全条件;随机救援模式下,由于气流组织合理,火灾烟气对遇险人员的威胁较小。在通风排烟风机布置的合理性方面,在通风功率不变的前提下每组4台风机的方案优于每组6台风机的方案。这些结果在人员疏散安全性、定点救援和随机救援的通风排烟模式设计以及风机优化布置方面具有一定的工程参考价值。 全文共计图125幅,表17个,参考文献53篇。 |
| 作者： | 纪慧琢 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 毛军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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