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地铁隧道自然通风火灾试验及模拟计算分析研究
| 论文题名： | 地铁隧道自然通风火灾试验及模拟计算分析研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;自然通风;火灾;烟气扩散;模型试验 |
| 摘要： | 地铁建设迅速发展过程中，节能和防灾成为我们关注的焦点问题。在地铁区间隧道顶部开孔，利用地铁列车运行产生的“活塞风”进行自然通风换气是一种可能的通风技术手段。列车在自然通风隧道内发生了火灾，如何控制火灾烟气扩散以保证人员安全疏散，是值得深入研究的课题。本文针对地铁自然通风模式进行了火灾模型试验研究，并采用FDS软件和大涡模拟方法对地铁区间自然通风隧道不同工况条件下的火灾通风情况进行数值模拟研究。 采用1/15缩尺比模型和Froude模拟方法，对地铁自然通风段火灾通风进行了模拟试验。在不同火源热释放率下，对宽度一定的通风孔在不同间距、长度和高度下进行了模拟试验，试验对隧道烟气温度分布和通风孔的烟气温度、流量进行了测量。试验结果表明：火源位置所在的两通风孔之间的区域烟气浓度和温度都很高，烟气主要集中在第一个通风孔排出，之后浓度和温度都急剧降低；随着通风孔间距增大，通风口排烟的温度和流量降低；通风孔长度、高度和有、无列车模型对隧道内的温度和排烟效果影响较小。 采用火灾数值模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulation)和大涡模型(LES)对隧道火灾进行模拟，将数值模拟结果与试验结果进行对比验证。结果表明，地铁自然通风火灾模型试验结果与数值模拟结果吻合较好，表明FDS软件可以用于地铁自然通风火灾的模拟分析。 通过对火灾通风隧道环境控制标准和火灾热释放率的分析，得出了隧道火灾环境控制的四个参数：隧道顶壁烟气温度、隧道人员高度处的温度和CO浓度及人员高度处的能见度；火灾热释放率在模拟时间取峰值10MW。主要控制标准为人员高度能见度，当隧道内人员高度能见度大于8.4m时，其余三个参数均满足逃生要求。 采用FDS对不同开孔条件下隧道内烟气扩散的规律进行详细的计算分析，计算通过隧道开孔的烟气流量，对自然通风时火灾的安全性进行分析和评估，得出了满足防灾要求的、合理的通风孔开孔条件。并由计算结果分析认为，孔间距低于80m时，满足人员安全要求的最小孔长随着孔间距减少有陡降趋势，在人员安全范围内，开孔长度可以很小，但孔问距过小，导致开孔太多；孔间距大于160m，尤其是180m之后，随着孔间距增加，满足人员安全要求的最小孔长会急剧增加；故认为合理的开孔问距在80m-160m之间，得出了在这一范围内孔高度4m和2m情况下的最小孔长度关于通风孔间距的拟合曲线。 |
| 作者： | 陈鹏云 |
| 专业： | 供热、供燃气、通风及空调工程 |
| 导师： | 雷波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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