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长大公路隧道火灾热烟气控制理论分析与实验研究
| 论文题名： | 长大公路隧道火灾热烟气控制理论分析与实验研究 |
| 关键词： | 长大公路;隧道火灾;烟气控制;理论分析;临界风速;准则关联式;扩散规律;实验研究;上游;排烟模式;排风量;控制问题;火灾实验;火灾强度;火源;工程应用;火灾热释放速率;无量纲;设计;热烟气 |
| 摘要： | 复合排烟模式兼顾了纵向通风、集中排烟模式的优点，代表了未来隧道火 灾烟控的新方向，具有广阔的工程应用前景。究其物理本质，其烟气控制问题 实质上可以抽象为火源热烟羽在上游垂直风流、排风诱导斜向风流扰量耦合作 用下的复杂扩散与控制问题。本文以此为论文的研究重心。 在深入探讨上述扰量耦合作用之前，本文首先建立了逆流区two-layer流动 模型、火源下游热扩散模型，对上游垂直风流单独作用下热烟气扩散规律、以 及长大坡度隧道烟囱效应进行了深入的探讨。借助CFD模拟，对临界风速的影 响因素进行了全面系统地分析，与已有的火灾燃烧实验成果相比，具有良好的 一致性，回归整理得到一广义适用区间的临界风速无量纲准则关联式，并结合 CFD分析，进一步指出Kennedy模型的不足及修正方法。 在总结前人火灾实验研究的基础上，本文提出一种新的火源设计构想：基 于燃烧化学反应方程式、经典火灾燃烧实验数据，计算得到不同火灾强度下燃 烧参数，将火源模化为强热源诱导的高温浮射流。根据密度修正弗诺德准则Fr 设计热态火灾实验，搭建1/14几何缩尺、1/8温差缩尺、0.145速度缩尺的复合 排烟实验台。针对20MW火灾强度，并考虑上游无风、临界风速送风、4种烟 道排风量、2种行车空间高度变化等情况，总共完成16组对比实验工况，获得 了1#、3#风口间隧道内热烟气扩散规律，并进一步完成CFD模拟的实验验证。 结合某长大隧道设计参数，借助CFD模拟分析了4种上游垂直风速、4种烟道 排风量下，风口风量分配、排风温度、效率、水平扩散距离等量的变化。并基 于烟控参数寻优目标，计算得到不同火灾热释放速率、隧道坡度、坡向、风口 间距变化下优化烟控参数，整理得到适用于工程应用的无量纲准则关联式。 最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。 关键词：长大公路隧道，烟气控制，理论分析，实验研究 |
| 作者： | 徐琳 |
| 专业： | 供热、供燃气、通风及空调工程 |
| 导师： | 张旭 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学机械工程学院 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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